MAGNESIUM FLUORIDE: ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, SYNTHESIS, AY GUMAGAMIT - CHEMISTRY

Ang magnesium fluoride ay isang hindi organikong asin na mayroong kemikal na formula na walang kulay MgF₂. Ito ay matatagpuan sa kalikasan bilang ang mineral sellaite. Ito ay may napakataas na punto ng pagkatunaw at napakahirap na matutunaw sa tubig. Ito ay medyo hindi gumagalaw, dahil, halimbawa, ang reaksyon nito na may sulpuriko acid ay mabagal at hindi kumpleto at lumalaban ito sa hydrolysis na may hydrofluoric acid (HF) hanggang sa 750ºC.

Ito ay isang tambalang maliit na apektado ng mataas na radiation ng enerhiya. Bilang karagdagan, nagtataglay ito ng isang mababang repraktibo index, mataas na kaagnasan pagtutol, mahusay na thermal katatagan, makabuluhang tigas, at mahusay na nakikita, UV (ultraviolet) at IR (infrared) light transmission properties.

Ang mga pag-aari na ito ay ginagawang mahusay na pagganap sa larangan ng optical at, bukod dito, gawin itong isang kapaki-pakinabang na materyal bilang isang suporta sa katalista, elemento ng patong, anti-mapanimdim na mga lente at mga bintana para sa paghahatid ng infrared, bukod sa iba pang mga aplikasyon.

Istraktura

Ang mala-kristal na istraktura ng inihanda ng magnesium fluoride ay pareho sa uri ng likas na mineral na sellaite. Nag-crystallize ito sa dipyramidal na klase ng tetragonal system.

Ang mga ion ng Magnesium (Mg2 +) ay matatagpuan sa isang nakasentro na puwang-tetragonal na sala-sala, habang ang mga fluoride ions (F-) ay matatagpuan sa parehong eroplano tulad ng at nauugnay sa kanilang mga kapitbahay Mg2 +, na pinagpangkat-kapareho sa bawat isa. Ang distansya sa pagitan ng Mg2 + at F-ion ay 2.07 Å (angstroms) (2.07 × 10-10m).

Ang kanyang koordinasyon ng kristal ay 6: 3. Nangangahulugan ito na ang bawat Mg2 + ion ay napapalibutan ng 6 Fonons at bawat Fonion, naman, napapalibutan ng 3 Mg2 + 5 ion.

Ang istraktura ay halos kapareho ng mineral rutile, na kung saan ay ang likas na anyo ng titanium dioxide (TiO2), kung saan mayroon itong maraming mga katangian ng crystallographic.

Sa panahon ng paghahanda nito, ang magnesium fluoride ay hindi umuunlad bilang isang amorphous solid, dahil ang Mg2 + at Fons ay hindi gaanong bumubuo ng mga polymeric complex sa solusyon.

Ari-arian

Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na ang magnesium fluoride ay isang birefringent na materyal. Ito ay isang optical na pag-aari na nagbibigay-daan sa isang insidente light ray na nahati sa dalawang magkakahiwalay na mga sinag na kumalat sa iba't ibang mga bilis at mga haba ng haba.

Ang ilan sa mga pag-aari nito ay ipinakita sa Talahanayan 1.

Talahanayan 1. Pisikal at kemikal na mga katangian ng magnesium fluoride.

Sintesis at paghahanda

Maaari itong ihanda sa iba't ibang paraan, kabilang ang mga sumusunod:

1-Sa pamamagitan ng reaksyon sa pagitan ng magnesium oxide (MgO) o magnesium carbonate (MgCO3) na may hydrofluoric acid (HF) 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H2O

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

2-Sa pamamagitan ng reaksyon sa pagitan ng magnesium carbonate at ammonium bifluoride (NH4HF2), kapwa sa solidong estado, sa isang temperatura sa pagitan ng 150 at 400ºC2:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

Ang pag-init ng isang may tubig na solusyon ng magnesium carbonate at ammonium fluoride (NH4F) sa pagkakaroon ng ammonium hydroxide (NH4OH) sa 60º C 2:

60 ° C, NH4OH

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

Ang nagresultang pag-uunlad ng magnesium ammonium fluoride (NH4MgF3) ay pagkatapos ay pinainit sa 620 ° C sa loob ng 4 na oras upang makakuha ng magnesium fluoride:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-Bilang isang by-product ng pagkuha ng beryllium (Be) at uranium (U). Ang fluoride ng nais na elemento ay pinainit na may metal na magnesiyo sa isang pinahiran na pinahiran na may MgF2 2:

BeF2 + Mg Maging + MgF2

5-Reacting magnesium chloride (MgCl2) na may ammonium fluoride (NH4F) sa may tubig na solusyon sa temperatura ng silid 3:

25ºC, H2O

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

Dahil mahal ang mga pamamaraan ng paghahanda ng MgF2, may mga pagtatangka upang makuha ito nang mas matipid, kung saan ang pamamaraan ng paggawa nito mula sa tubig sa dagat ay nakatayo.

Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang sapat na dami ng mga fluoride ion (F-) sa tubig-dagat, na kung saan ay may masaganang konsentrasyon ng mga magnesium ions (Mg2 +), sa gayon pabor sa pag-ulan ng MgF2.

Ang magnesium fluoride optical crystals ay nakuha sa pamamagitan ng mainit na pagpindot ng de-kalidad na pulbos na MgF2, nakuha, halimbawa, sa pamamaraang NH4HF2.

Maraming mga pamamaraan para sa paghahanda ng mga materyales na magnesium fluoride, tulad ng pag-unlad ng kristal, pag-uugali (pagpipilit sa paghulma o pagbubuo) nang walang presyur, mainit na pagpindot, at pagsasala ng microwave.

Aplikasyon

Optika

Ang mga kristal na MgF2 ay angkop para sa mga optical application dahil ang mga ito ay transparent mula sa rehiyon ng UV hanggang sa gitnang rehiyon ng IR 2.10.

Bilang isang hindi gumagalaw na pelikula, ginagamit ito upang mabago ang mga ilaw na katangian ng paghahatid ng mga optical at electronic na materyales. Ang isa sa mga pangunahing aplikasyon ay sa optika ng VUV para sa teknolohiya ng pagsaliksik sa espasyo.

Dahil sa pag-aari ng birefringence nito, ang materyal na ito ay kapaki-pakinabang sa mga polariseyolohiyang optika, sa mga bintana at prismo ng Excimer Laser (isang uri ng laser ng ultraviolet na ginamit sa operasyon ng mata).

Dapat pansinin na ang magnesium fluoride na ginamit sa paggawa ng manipis na mga optical na materyales ay dapat na walang mga impurities o compound na isang mapagkukunan ng oxide, tulad ng tubig (H2O), hydroxide ions (OH-), carbonate ions (CO3 = ), mga sulfate ion (SO4 =), at ang katulad na 12.

Catalysis o pagbilis ng mga reaksyon

Ang MgF2 ay matagumpay na ginamit bilang isang suporta sa katalista para sa reaksyon ng pag-alis ng klorin at pagdaragdag ng hydrogen sa CFCs (chlorofluorocarbons), kilalang mga aerosol na mga nagpapalamig at propellant, at responsable para sa pinsala sa ozone layer ng kapaligiran.

Ang mga nagreresultang compound, HFC (hydrofluorocarbons) at HCFC (hydrochlorofluorocarbons), huwag ipakita ang mapanganib na epekto na ito sa kapaligiran 5.

Napatunayan din na kapaki-pakinabang ito bilang suporta sa katalista para sa hydrodesulfurization (pag-alis ng asupre) ng mga organikong compound.

Iba pang mga gamit

Ang mga materyales na nabuo ng intercalation ng grapayt, fluorine at MgF2 ay may mataas na de-koryenteng kondaktibiti, na ang dahilan kung bakit sila ay iminungkahi para magamit sa mga katod at bilang mga electroconductive na materyales.

Ang eutectic na nabuo ng NaF at MgF2 ay may mga pag-aari ng imbakan ng enerhiya sa anyo ng latent heat, na ang dahilan kung bakit ito ay isinasaalang-alang para magamit sa mga solar system ng enerhiya.

Sa lugar ng biochemistry, magnesium fluoride, kasama ang iba pang mga metal fluorides, ay ginagamit upang mapigilan ang mga reaksyon ng paglipat ng phosphoryl sa mga enzymes.

Kamakailan lamang, ang MgF2 nanoparticles ay matagumpay na nasubok bilang mga drug delivery vectors sa mga karamdamang mga cell para sa paggamot ng cancer.

Mga Sanggunian

Buckley, HE at Vernon, WS (1925) XCIV. Ang kristal na istraktura ng magnesium fluoride. Philosophical Magazine Series 6, 49: 293, 945-951.
Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia ng Chemical Technology, Tomo 11, Ikalimang Edisyon, John Wiley & Anak. ISBN 0-471-52680-0 (v.11).
Peng, Minhong; Cao, Weiping; at Song, Jinhong. (2015). Paghahanda ng MgF2 Translucent Ceramic sa pamamagitan ng Hot Pressing Sintering. Journal ng Wuhan University of Technology-Mater: Sci. Ed. Vol. 30 No. 4.
Непоклонов, И.С. (2011). Magnesium Fluoride. Pinagmulan: Sariling gawain.
Wojciechowska, Maria; Zielinski, Michal; at Pietrowski, Mariusz. (2003). Ang MgF2 bilang isang di-maginoo na suporta sa katalista. Journal of Fluorine Chemistry, 120 (2003) 1-11.
Korth Kristalle GmbH. (2019). Magnesium Fluoride (MgF2). Nakuha ang 2019-07-12 sa: korth.de
Sevonkaev, Igor at Matijevic, Egon. (2009). Pagbuo ng Magnesium Fluoride Particle ng Iba't ibang mga Morphologies. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
Непоклонов, И.С. (2013). Magnesium Fluoride. Pinagmulan: Sariling gawain.
Tao Qin, Peng Zhang at Weiwei Qin. (2017). Ang isang pamamaraan ng nobela upang synthesize ang mababang gastos na magnesium fluoride spheres mula sa seawater. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
Ang Encyclopedia ng Ullmann ng Industrial Chemistry (1996) Fifth Edition. Dami A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. New York. ISBN 0-89573-161-4.
NASA (2013). Sinuri ng mga inhinyero ang Pangunahing Salamin ng Hubble Space Telescope 8109563. Pinagmulan: mix.msfc.nasa.gov

MAGNESIUM FLUORIDE: ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, SYNTHESIS, AY GUMAGAMIT - CHEMISTRY - 2025