- Uzbūve
- Īpašības
- Sintēze un sagatavošana
- Lietojumprogrammas
- Optika
- Reakciju katalīze vai paātrināšana
- Citi lietojumi
- Atsauces
Magnija fluorīda ir neorganiska sāls, kam ir ķīmiskā formula bezkrāsains MgF₂. Dabā tas ir atrodams kā minerālu sellaīts. Tam ir ļoti augsta kušanas temperatūra un ļoti slikti šķīst ūdenī. Tas ir samērā inerts, jo, piemēram, tā reakcija ar sērskābi ir lēna un nepilnīga, un tā ir pretestīga hidrolīzei ar fluorūdeņražskābi (HF) līdz 750ºC.
Tas ir savienojums, kuru maz ietekmē augstas enerģijas starojums. Turklāt tam ir zems refrakcijas indekss, augsta izturība pret koroziju, laba termiskā stabilitāte, ievērojama cietība un lieliskas redzamās, UV (ultravioletā) un IR (infrasarkanās) gaismas caurlaidības īpašības.
Šīs īpašības padara to par izcilu sniegumu optiskajā laukā, kā arī padara to par noderīgu materiālu kā katalizatora atbalstu, pārklājuma elementu, pretatstarojošās lēcas un logus infrasarkano staru pārraidei, cita starpā.
Uzbūve
Ķīmiski sagatavota magnija fluorīda kristāliskā struktūra ir tāda pati kā dabiskā minerālu sellaite. Tas izkristalizējas tetragonālās sistēmas dipiramidālajā klasē.
Magnija joni (Mg2 +) atrodas centrētā tetragonālā režģa telpā, bet fluora joni (F-) atrodas vienā plaknē un ir saistīti ar to Mg2 + kaimiņiem, sagrupēti pāros viens ar otru. Attālums starp Mg2 + un F-joniem ir 2,07 Å (angstromi) (2,07 × 10-10 m).
Viņa kristāla koordinācija ir 6: 3. Tas nozīmē, ka katru Mg2 + jonu ieskauj 6 F-joni un katru F-jonu savukārt ieskauj 3 Mg2 + 5 joni.
Struktūra ir ļoti līdzīga minerālrutila struktūrai, kas ir dabiskā titāna dioksīda (TiO2) forma, ar kuru tai ir vairākas kopīgas kristalogrāfiskās īpašības.
Ražošanas laikā magnija fluorīds neizdalās kā amorfas cietas vielas, jo Mg2 + un F-joniem nemēdz veidoties polimēru kompleksi šķīdumā.
Īpašības
Interesanti atzīmēt, ka magnija fluorīds ir divslīpīgs materiāls. Tas ir optisks īpašums, kas ļauj krītošo gaismas starojumu sadalīt divos atsevišķos staros, kas izplešas ar dažādu ātrumu un viļņa garumu.
Dažas tā īpašības ir parādītas 1. tabulā.
1. tabula. Magnija fluorīda fizikālās un ķīmiskās īpašības.
Sintēze un sagatavošana
To var pagatavot dažādos veidos, ieskaitot šādus:
1 - Caur reakciju starp magnija oksīdu (MgO) vai magnija karbonātu (MgCO3) ar fluorūdeņražskābi (HF) 2:
MgO + 2 HF MgF2 + H2O
MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O
2-Reaģējot starp magnija karbonātu un amonija bifluorīdu (NH4HF2), kas abi ir cietā stāvoklī, temperatūrā no 150 līdz 400 ºC:
150-400ºC
MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O
3-magnija karbonāta un amonija fluorīda (NH4F) ūdens šķīduma karsēšana 60 ° C temperatūrā amonija hidroksīda (NH4OH) klātbūtnē:
60 ° C, NH4OH
MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3
Iegūtās magnija amonija fluorīda (NH4MgF3) nogulsnes pēc tam 4 stundas karsē 620 ° C temperatūrā, lai iegūtu magnija fluorīdu:
620ºC
NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF
4-kā berilija (Be) un urāna (U) iegūšanas blakusprodukts. Vēlamā elementa fluoru karsē ar metālisko magniju tīģelī, kas pārklāts ar MgF2 2:
BeF2 + Mg Be + MgF2
5-magnija hlorīda (MgCl2) reaģēšana ar amonija fluorīdu (NH4F) ūdens šķīdumā istabas temperatūrā 3:
25ºC, H2O
MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl
Tā kā MgF2 sagatavošanas metodes ir dārgas, ir mēģinājumi to iegūt ekonomiskāk, starp kuriem izceļas metode, kā to ražot no jūras ūdens.
To raksturo pietiekama daudzuma fluora jonu (F-) pievienošana jūras ūdenim, kurā ir bagātīga magnija jonu koncentrācija (Mg2 +), tādējādi dodot priekšroku MgF2 nokrišņiem.
Magnija fluorīda optiskos kristālus iegūst, karstās presēšanas laikā no augstas kvalitātes MgF2 pulvera, kas iegūts, piemēram, ar NH4HF2 metodi.
Magnija fluorīda materiālu sagatavošanai ir daudz paņēmienu, piemēram, viena kristāla augšana, aglomerācija (sablīvēšana līdz veidošanai vai formēšanai) bez spiediena, karsta presēšana un mikroviļņu saķepināšana.
Lietojumprogrammas
Optika
MgF2 kristāli ir piemēroti optiskiem lietojumiem, jo tie ir caurspīdīgi no UV apgabala uz vidējo IR reģionu 2.10.
Kā inerta plēve to izmanto, lai mainītu optisko un elektronisko materiālu gaismas caurlaidības īpašības. Viens no galvenajiem pielietojumiem ir VUV optika kosmosa izpētes tehnoloģijai.
Pateicoties tā nobīdes īpašībai, šis materiāls ir noderīgs polarizācijas optikā, Excimer Laser (ultravioletā lāzera veids, ko izmanto acu ķirurģijā) logos un prizmās.
Jāatzīmē, ka magnēzija fluorīdam, ko izmanto plānslāņu optisko materiālu ražošanā, jābūt bez piemaisījumiem vai savienojumiem, kas ir oksīda avoti, piemēram, ūdenim (H2O), hidroksīda joniem (OH-), karbonāta joniem (CO3 = ), sulfāta joni (SO4 =) un tamlīdzīgi 12.
Reakciju katalīze vai paātrināšana
MgF2 ir veiksmīgi izmantots kā katalizators kā hlora atdalīšanas un ūdeņraža pievienošanas reakcija CFC (hlorfluorogļūdeņražos), zināmos aerosola dzesētājos un propelentos, un tas ir atbildīgs par atmosfēras ozona slāņa bojājumiem.
Iegūtie savienojumi, HFC (fluorogļūdeņraži) un HCFC (daļēji halogenētie hlorfluorogļūdeņraži), nelabvēlīgi neietekmē atmosfēru 5.
Tas ir izrādījies noderīgs arī kā katalizatora balsts organisko savienojumu hidrodesulfurizācijai (sēra atdalīšanai).
Citi lietojumi
Materiāliem, kas radušies grafīta, fluora un MgF2 mijiedarbības rezultātā, ir augsta elektriskā vadītspēja, tāpēc tie ir ierosināti izmantošanai katodos un kā elektrovadoši materiāli.
NaF un MgF2 veidotajai eutektikai ir enerģijas uzkrāšanas īpašības latentā siltuma veidā, tāpēc to uzskata par izmantojamu saules enerģijas sistēmās.
Bioķīmijas jomā magnija fluorīds kopā ar citiem metālu fluorīdiem tiek izmantots, lai kavētu fosforilpārneses reakcijas fermentos.
Nesen MgF2 nanodaļiņas ir veiksmīgi pārbaudītas kā zāļu piegādes vektori slimās šūnās vēža ārstēšanai.
Atsauces
- Buklijs, HE un Vernons, WS (1925) XCIV. Magnija fluorīda kristāla struktūra. Filozofisko žurnālu sērija 6, 49: 293, 945-951.
- Kirk-Othmer (1994). Ķīmiskās tehnoloģijas enciklopēdija, 11. sējums, piektais izdevums, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (v.11).
- Penga, Minhongs; Kao, Weiping; un Song, Jinhong. (2015). MgF2 caurspīdīgu keramikas sagatavošana ar karstās presēšanas saķepināšanu. Uhaņas Tehnoloģiju universitātes žurnāls-Mater: Sci Ed. Vol. 30, No. 4.
- Непоклонов, И.С. (2011). Magnija fluors. Avots: pašu darbs.
- Wojciechowska, Maria; Zielinski, Mihals; un Pietrowski, Mariusz. (2003). MgF2 kā netradicionāla katalizatora nesējs. Journal of Fluor Chemistry, 120 (2003) 1.-11.
- Korth Kristalle GmbH. (2019. gads). Magnija fluorīds (MgF2). Iegūts 2019. gada 12. decembrī vietnē: korth.de
- Sevonkajevs, Igors un Matijevičs, Egons. (2009). Dažādu morfoloģiju magnija fluora daļiņu veidošanās. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
- Непоклонов, И.С. (2013). Magnija fluors. Avots: pašu darbs.
- Tao Kvina, Pengs Džans un Veivejs Čins. (2017). Jauna metode lētu magnija fluorīda sfēru sintezēšanai no jūras ūdens. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
- Ulmana rūpnieciskās ķīmijas enciklopēdija (1996), piektais izdevums. Sējums A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. Ņujorka. ISBN 0-89573-161-4.
- NASA (2013). Inženieri, pārbaudot Habla kosmiskā teleskopa primāro spoguli 8109563. Avots: mix.msfc.nasa.gov