- štruktúra
- vlastnosti
- Syntéza a príprava
- aplikácia
- optika
- Katalýzy alebo urýchlenie reakcií
- Iné použitia
- Referencie
Fluorid horečnatý je anorganická soľ, ktorá má na chemický vzorec bezfarebný MgF₂. V prírode sa vyskytuje ako minerálny sellait. Má veľmi vysokú teplotu topenia a je veľmi ťažko rozpustný vo vode. Je relatívne inertný, pretože napríklad jeho reakcia s kyselinou sírovou je pomalá a neúplná a odoláva hydrolýze s kyselinou fluorovodíkovou (HF) až do 750 ° C.
Je to zmes málo ovplyvnená žiarením vysokej energie. Okrem toho má nízky index lomu, vysokú odolnosť proti korózii, dobrú tepelnú stabilitu, značnú tvrdosť a vynikajúcu priepustnosť pre viditeľné, UV (ultrafialové) a IR (infračervené) svetlo.
Vďaka týmto vlastnostiam má vynikajúci výkon v optickom poli a okrem toho z neho robí užitočný materiál ako nosič katalyzátora, poťahový prvok, antireflexné šošovky a okná pre infračervený prenos.
štruktúra
Kryštalická štruktúra chemicky pripraveného fluoridu horečnatého je rovnakého typu ako prírodný minerálny sellait. Kryštalizuje v dipyramidálnej triede tetragonálneho systému.
Horčíkové ióny (Mg2 +) sa nachádzajú v centrovanom štvoruholníkovom priestore, zatiaľ čo ióny fluoridov (F-) sa nachádzajú v tej istej rovine a spájajú sa so svojimi susedmi Mg2 +, ktoré sú zoskupené do dvojíc. Vzdialenosť medzi iónmi Mg2 + a F- je 2,07 Á (angstromy) (2,07 × 10 - 10 m).
Jeho kryštálová koordinácia je 6: 3. To znamená, že každý ión Mg2 + je obklopený 6 iónmi F a každý ión F je zase obklopený 3 iónmi Mg2 + 5.
Štruktúra je veľmi podobná štruktúre minerálneho rutilu, ktorý je prírodnou formou oxidu titaničitého (Ti02), s ktorým má spoločné niekoľko kryštalografických vlastností.
Počas výroby sa fluorid horečnatý nezráža ako amorfná pevná látka, pretože ióny Mg2 + a F- nemajú tendenciu vytvárať v roztoku polymérne komplexy.
vlastnosti
Je zaujímavé poznamenať, že fluorid horečnatý je dvojlomový materiál. Toto je optická vlastnosť, ktorá umožňuje rozdelenie dopadajúceho svetelného lúča do dvoch samostatných lúčov, ktoré sa šíria pri rôznych rýchlostiach a vlnových dĺžkach.
Niektoré z jeho vlastností sú uvedené v tabuľke 1.
Tabuľka 1. Fyzikálne a chemické vlastnosti fluoridu horečnatého.
Syntéza a príprava
Môže sa pripraviť rôznymi spôsobmi vrátane nasledujúcich:
1-Reakciou medzi oxidom horečnatým (MgO) alebo uhličitanom horečnatým (MgCO3) s kyselinou fluorovodíkovou (HF) 2:
MgO + 2 HF MgF2 + H20
MgC03 + 2HF MgF2 + C02 + H20
2-Reakciou medzi uhličitanom horečnatým a bifluoridom amónnym (NH4HF2), v pevnom stave, pri teplote medzi 150 a 400 ° C:
150-400ºC
MgC03 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + C02 + H20
3 - Zahrievanie vodného roztoku uhličitanu horečnatého a fluoridu amónneho (NH4F) v prítomnosti hydroxidu amónneho (NH4OH) pri 60 ° C:
60 ° C, NH40H
MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3
Výsledná zrazenina fluoridu horečnato-amónneho (NH4MgF3) sa potom zahrieva pri 620 ° C počas 4 hodín, aby sa získal fluorid horečnatý:
620ºC
NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF
4-Ako vedľajší produkt pri získavaní berýlia (Be) a uránu (U). Fluorid požadovaného prvku sa zahrieva kovovým horčíkom v tégliku potiahnutom MgF2 2:
BeF2 + Mg Be + MgF2
5-Reakcia chloridu horečnatého (MgCl2) s fluoridom amónnym (NH4F) vo vodnom roztoku pri izbovej teplote 3:
25 ° C, H20
MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4CI
Pretože spôsoby prípravy MgF2 sú drahé, existujú pokusy získať ho hospodárnejšie, medzi ktorými vyniká spôsob jeho výroby z morskej vody.
Toto je charakterizované pridaním dostatočného množstva fluoridových iónov (F-) do morskej vody, ktorá má hojnú koncentráciu iónov horčíka (Mg2 +), čím sa podporuje zrážanie MgF2.
Optické kryštály fluoridu horečnatého sa získavajú lisovaním vysokokvalitného prášku MgF2 za horúca získavaného napríklad metódou NH4HF2.
Existuje mnoho techník prípravy materiálov fluoridu horečnatého, ako je rast monokryštálov, spekanie (zhutnenie do formy alebo tvarovanie) bez tlaku, lisovanie za horúca a spekanie v mikrovlnnej rúre.
aplikácia
optika
Kryštály MgF2 sú vhodné na optické aplikácie, pretože sú priehľadné z UV oblasti do strednej IR oblasti 2.10.
Ako inertný film sa používa na zmenu vlastností svetla optických a elektronických materiálov. Jednou z hlavných aplikácií je optika VUV pre technológiu prieskumu vesmíru.
Vďaka svojej vlastnosti dvojlomu je tento materiál užitočný v polarizačnej optike, v oknách a hranoloch Excimer Laser (typ ultrafialového lasera používaného pri operácii očí).
Malo by sa poznamenať, že fluorid horečnatý používaný pri výrobe tenkovrstvových optických materiálov musí byť bez nečistôt alebo zlúčenín, ktoré sú zdrojmi oxidu, ako je voda (H2O), hydroxidové ióny (OH-), uhličitanové ióny (CO3 = ), síranové ióny (S04 =) a podobne.
Katalýzy alebo urýchlenie reakcií
MgF2 sa úspešne používa ako katalyzátorový nosič pri reakcii odstraňovania chlóru a pridávania vodíka v CFC (chlórfluórované uhľovodíky), známych aerosólových chladivách a hnacích plynoch a zodpovedných za poškodenie ozónovej vrstvy atmosféry.
Výsledné zlúčeniny, HFC (fluórované uhľovodíky) a HCFC (hydrochlórfluórované uhľovodíky), nemajú tento škodlivý vplyv na atmosféru 5.
Ukázalo sa tiež, že je užitočný ako katalyzátorový nosič pre hydrodesulfurizáciu (odstránenie síry) organických zlúčenín.
Iné použitia
Materiály generované interkaláciou grafitu, fluóru a MgF2 majú vysokú elektrickú vodivosť, a preto boli navrhnuté na použitie v katódach a ako elektricky vodivé materiály.
Eutektikum tvorené NaF a MgF2 má vlastnosti akumulácie energie vo forme latentného tepla, a preto sa uvažovalo o použití v solárnych systémoch.
V oblasti biochémie sa fluorid horečnatý spolu s ďalšími fluoridmi kovov používa na inhibíciu reakcií prenosu fosforylu v enzýmoch.
Nedávno boli nanočastice MgF2 úspešne testované ako vektory na dodávanie liečiva v chorých bunkách na liečenie rakoviny.
Referencie
- Buckley, HE a Vernon, WS (1925) XCIV. Kryštalická štruktúra fluoridu horečnatého. Philosophical Magazine Series 6, 49: 293, 945-951.
- Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology, ročník 11, piate vydanie, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (v.11).
- Peng, Minhong; Cao, Weiping; a Song, Jinhong. (2015). Príprava priehľadnej keramiky MgF2 priesvitným spekaním. Journal of Wuhan University of Technology-Mater: Sci.
- Непоклонов, И.С. (2011). Fluorid horečnatý. Zdroj: Vlastná práca.
- Wojciechowska, Maria; Zielinski, Michal; a Pietrowski, Mariusz. (2003). MgF2 ako nekonvenčný katalyzátorový nosič. Journal of Fluorine Chemistry, 120 (2003) 1-11.
- Korth Kristalle GmbH. (2019). Fluorid horečnatý (MgF2). Retrended 2019-07-12 at: korth.de
- Sevonkaev, Igor a Matijevic, Egon. (2009). Tvorba častíc fluoridu horečnatého rôznych morfológií. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
- Непоклонов, И.С. (2013). Fluorid horečnatý. Zdroj: Vlastná práca.
- Tao Qin, Peng Zhang a Weiwei Qin. (2017). Nový spôsob syntézy lacných guľôčok fluoridu horečnatého z morskej vody. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
- Ullmannova encyklopédia priemyselnej chémie (1996), piate vydanie. Zväzok A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. New York. ISBN 0-89573-161-4.
- NASA (2013). Inžinieri, ktorí kontrolujú primárne zrkadlo Hubbleovho vesmírneho teleskopu 8109563. Zdroj: mix.msfc.nasa.gov