MAGIE FLORUA: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, TỔNG HỢP, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các florua magiê là một muối vô cơ có các công thức hóa học không màu MgF₂. Nó được tìm thấy trong tự nhiên với tên gọi khoáng chất bán. Nó có nhiệt độ nóng chảy rất cao và hòa tan rất kém trong nước. Nó tương đối trơ, bởi vì, ví dụ, phản ứng của nó với axit sulfuric là chậm và không hoàn toàn và nó chống lại sự thủy phân với axit flohydric (HF) lên đến 750ºC.

Nó là một hợp chất ít bị ảnh hưởng bởi bức xạ năng lượng cao. Ngoài ra, nó sở hữu chỉ số khúc xạ thấp, chống ăn mòn cao, ổn định nhiệt tốt, độ cứng đáng kể và đặc tính truyền ánh sáng UV (cực tím) và IR (hồng ngoại) có thể nhìn thấy tuyệt vời.

Những đặc tính này làm cho nó có hiệu suất tuyệt vời trong lĩnh vực quang học và hơn nữa, làm cho nó trở thành vật liệu hữu ích như một chất hỗ trợ chất xúc tác, phần tử phủ, thấu kính chống phản xạ và cửa sổ để truyền tia hồng ngoại, trong số các ứng dụng khác.

Kết cấu

Cấu trúc tinh thể của magie florua được điều chế về mặt hóa học có cùng kiểu với cấu trúc tinh thể của khoáng vật tự nhiên. Nó kết tinh trong lớp lưỡng tháp của hệ tứ giác.

Các ion magie (Mg2 +) nằm trong một không gian mạng tứ giác có tâm, trong khi các ion florua (F-) được tìm thấy trong cùng một mặt phẳng và liên kết với các nước láng giềng Mg2 + của chúng, được nhóm thành từng cặp với nhau. Khoảng cách giữa các ion Mg2 + và F- là 2,07 Å (angstrom) (2,07 × 10-10m).

Sự phối hợp tinh thể của anh ấy là 6: 3. Điều này có nghĩa là mỗi ion Mg2 + được bao quanh bởi 6 ion F- và mỗi ion F- lần lượt được bao quanh bởi 3 ion Mg2 + 5.

Cấu trúc rất giống với cấu trúc của khoáng chất rutil, là dạng tự nhiên của titan điôxít (TiO2), có một số điểm chung về đặc tính tinh thể học.

Trong quá trình điều chế, magie florua không kết tủa dưới dạng chất rắn vô định hình, vì các ion Mg2 + và F- không có xu hướng tạo phức cao phân tử trong dung dịch.

Tính chất

Điều thú vị cần lưu ý là magie florua là vật liệu lưỡng chiết. Đây là một tính chất quang học cho phép tách một tia sáng tới thành hai tia riêng biệt truyền với tốc độ và bước sóng khác nhau.

Một số thuộc tính của nó được trình bày trong Bảng 1.

Bảng 1. Tính chất vật lý và hóa học của magie florua.

Tổng hợp và chuẩn bị

Nó có thể được chuẩn bị theo nhiều cách khác nhau, bao gồm những cách sau:

1-Thông qua phản ứng giữa magie oxit (MgO) hoặc magie cacbonat (MgCO3) với axit flohydric (HF) 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H2O

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

2-Bằng phản ứng giữa magiê cacbonat và amoni biflorua (NH4HF2), cả hai đều ở trạng thái rắn, ở nhiệt độ từ 150 đến 400ºC2:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

3-Đun nóng dung dịch nước của magiê cacbonat và amoni florua (NH4F) với sự có mặt của amoni hydroxit (NH4OH) ở 60ºC 2:

60 ° C, NH4OH

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

Kết tủa thu được của magie amoni florua (NH4MgF3) sau đó được nung ở 620 ° C trong 4 giờ để thu được magie florua:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-Là sản phẩm phụ của việc thu được berili (Be) và uranium (U). Florua của nguyên tố mong muốn được nung nóng với magiê kim loại trong một chén tráng MgF2 2:

BeF2 + Mg Be + MgF2

5-Magie clorua (MgCl2) phản ứng với amoni florua (NH4F) trong dung dịch nước ở nhiệt độ phòng 3:

25ºC, H2O

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

Vì các phương pháp điều chế MgF2 đắt tiền, nên có những nỗ lực để thu được nó một cách kinh tế hơn, trong đó nổi bật là phương pháp sản xuất nó từ nước biển.

Điều này được đặc trưng bởi việc thêm một lượng vừa đủ các ion florua (F-) vào nước biển, vốn có nồng độ dồi dào của các ion magie (Mg2 +), do đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết tủa của MgF2.

Tinh thể quang học của magie florua thu được bằng cách ép nóng bột MgF2 chất lượng cao, lấy ví dụ bằng phương pháp NH4HF2.

Có nhiều kỹ thuật để chuẩn bị vật liệu magie florua, chẳng hạn như tăng trưởng đơn tinh thể, thiêu kết (nén chặt vào khuôn hoặc tạo hình) mà không cần áp lực, ép nóng và thiêu kết vi sóng.

Các ứng dụng

Quang học

Tinh thể MgF2 thích hợp cho các ứng dụng quang học vì chúng trong suốt từ vùng UV đến vùng IR giữa 2.10.

Là một màng trơ, nó được sử dụng để thay đổi tính chất truyền ánh sáng của vật liệu quang học và điện tử. Một trong những ứng dụng chính là trong quang học VUV cho công nghệ khám phá không gian.

Do tính chất lưỡng chiết của nó, vật liệu này rất hữu ích trong quang học phân cực, trong các cửa sổ và lăng kính của Excimer Laser (một loại laser tia cực tím được sử dụng trong phẫu thuật mắt).

Cần lưu ý rằng magie florua được sử dụng trong sản xuất vật liệu quang học màng mỏng phải không có tạp chất hoặc các hợp chất là nguồn oxit, chẳng hạn như nước (H2O), ion hydroxit (OH-), ion cacbonat (CO3 = ), các ion sunfat (SO4 =), và các chất tương tự 12.

Xúc tác hoặc tăng tốc phản ứng

MgF2 đã được sử dụng thành công như một chất xúc tác hỗ trợ cho phản ứng loại bỏ clo và bổ sung hydro trong CFC (chlorofluorocarbons), các chất làm lạnh và khí đẩy đã biết, đồng thời gây ra thiệt hại cho tầng ôzôn của khí quyển.

Các hợp chất tạo thành, HFC (hydrofluorocarbons) và HCFC (hydrochlorofluorocarbons), không gây ra tác động có hại này đối với khí quyển 5.

Nó cũng đã được chứng minh là hữu ích như một chất xúc tác hỗ trợ cho quá trình hydro hóa lưu huỳnh (loại bỏ lưu huỳnh) các hợp chất hữu cơ.

Sử dụng khác

Các vật liệu được tạo ra bởi sự xen kẽ của graphit, flo và MgF2 có độ dẫn điện cao, đó là lý do tại sao chúng được đề xuất sử dụng trong catốt và làm vật liệu dẫn điện.

Eutectic hình thành bởi NaF và MgF2 có đặc tính lưu trữ năng lượng dưới dạng nhiệt tiềm ẩn, đó là lý do tại sao nó được xem xét sử dụng trong các hệ thống năng lượng mặt trời.

Trong lĩnh vực hóa sinh, magie florua, cùng với các florua kim loại khác, được sử dụng để ức chế các phản ứng chuyển phosphoryl trong các enzym.

Gần đây, các hạt nano MgF2 đã được thử nghiệm thành công như vật trung gian phân phối thuốc trong tế bào bệnh để điều trị ung thư.

Người giới thiệu

1. Buckley, HE và Vernon, WS (1925) XCIV. Cấu trúc tinh thể của magie florua. Tạp chí Triết học Series 6, 49: 293, 945-951.
2. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology, Tập 11, Tái bản lần thứ Năm, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (v.11).
3. Peng, Minhong; Cao, Weiping; và Song, Jinhong. (2015). Điều chế gốm mờ MgF2 bằng phương pháp thiêu kết ép nóng. Tạp chí Đại học Công nghệ Vũ Hán-Mater: Sci. Ed. Vol. 30 No. 4.
4. Непоклонов, И.С. (2011). Magie Florua. Nguồn: Tác phẩm riêng.
5. Wojciechowska, Maria; Zielinski, Michal; và Pietrowski, Mariusz. (2003). MgF2 như một chất hỗ trợ xúc tác không thông thường. Tạp chí Hóa học Flo, 120 (2003) 1-11.
6. Korth Kristalle GmbH. (2019). Magie Florua (MgF2). Truy cập ngày 27 tháng 12 năm 2019 tại: korth.de
7. Sevonkaev, Igor và Matijevic, Egon. (2009). Sự hình thành các hạt Magie Florua có Hình thái Khác nhau. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
8. Непоклонов, И.С. (2013). Magie Florua. Nguồn: Tác phẩm riêng.
9. Tao Qin, Peng Zhang và Weiwei Qin. (2017). Một phương pháp mới để tổng hợp các quả cầu magie florua chi phí thấp từ nước biển. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
10. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1996) Tái bản lần thứ năm. Tập A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. Newyork. ISBN 0-89573-161-4.
11. NASA (2013). Các kỹ sư đang kiểm tra Gương chính của Kính viễn vọng Không gian Hubble 8109563. Nguồn: mix.msfc.nasa.gov