MAGNEZYUM FLORÜR: YAPISI, ÖZELLIKLERI, SENTEZI, KULLANIMLARI - KIMYA

Magnezyum flüorür sahip olan bir inorganik tuzdur kimyasal formül Renksiz MgF₂. Doğada sellait minerali olarak bulunur. Çok yüksek bir erime noktasına sahiptir ve suda çok az çözünür. Nispeten inerttir, çünkü örneğin sülfürik asitle reaksiyonu yavaş ve eksiktir ve hidroflorik asitle (HF) 750ºC'ye kadar hidrolize direnir.

Yüksek enerjili radyasyondan çok az etkilenen bir bileşiktir. Buna ek olarak, düşük bir kırılma indisine, yüksek korozyon direncine, iyi termal kararlılığa, önemli sertliğe ve mükemmel görünür, UV (ultraviyole) ve IR (kızılötesi) ışık geçirgenlik özelliklerine sahiptir.

Bu özellikler, optik alanda mükemmel bir performansa sahip olmasını sağlar ve ayrıca, diğer uygulamaların yanı sıra katalizör desteği, kaplama elemanı, yansıma önleyici lensler ve kızılötesi iletim için pencereler olarak kullanışlı bir malzeme haline getirir.

yapı

Kimyasal olarak hazırlanmış magnezyum florürün kristal yapısı, doğal mineral sellaitinkiyle aynı tiptedir. Tetragonal sistemin dipiramidal sınıfında kristalleşir.

Magnezyum iyonları (Mg2 +), merkezlenmiş bir tetragonal kafes boşlukta bulunurken, florür iyonları (F-), birbirleriyle çiftler halinde gruplanmış, Mg2 + komşularıyla aynı düzlemde bulunur. Mg2 + ve F- iyonları arasındaki mesafe 2.07 Å (angstrom) (2.07 × 10-10m) 'dir.

Kristal koordinasyonu 6: 3'tür. Bu, her Mg2 + iyonunun 6 F- iyonu ile çevrelendiği ve her F- iyonunun da 3 Mg2 + 5 iyonu ile çevrili olduğu anlamına gelir.

Yapı, ortak birçok kristalografik özelliğe sahip olduğu titanyum dioksitin (TiO2) doğal formu olan mineral rutilinkine çok benzer.

Üretimi sırasında, magnezyum florür amorf bir katı olarak çökelmez, çünkü Mg2 + ve F- iyonları çözelti içinde polimerik kompleksler oluşturma eğiliminde değildir.

Özellikleri

Magnezyum florürün çift kırılımlı bir malzeme olduğuna dikkat etmek ilginçtir. Bu, gelen bir ışık ışınının farklı hızlarda ve dalga boylarında yayılan iki ayrı ışına bölünmesine izin veren optik bir özelliktir.

Bazı özellikleri Tablo 1'de sunulmuştur.

Tablo 1. Magnezyum florürün fiziksel ve kimyasal özellikleri.

Sentez ve hazırlık

Aşağıdakiler dahil çeşitli şekillerde hazırlanabilir:

1-Magnezyum oksit (MgO) veya magnezyum karbonat (MgCO3) ile hidroflorik asit (HF) arasındaki reaksiyon yoluyla 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H2O

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

2-Magnezyum karbonat ve amonyum biflorür (NH4HF2) arasında her ikisi de katı halde, 150 ile 400ºC2 arasındaki bir sıcaklıkta reaksiyon ile:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

3-Sulu bir magnezyum karbonat ve amonyum florür (NH4F) solüsyonunu amonyum hidroksit (NH4OH) varlığında 60ºC2'de ısıtmak:

60 ° C, NH4OH

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

Ortaya çıkan magnezyum amonyum florür (NH4MgF3) çökeltisi daha sonra magnezyum florür elde etmek için 620 ° C'de 4 saat ısıtılır:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-Berilyum (Be) ve uranyum (U) elde etmenin bir yan ürünü olarak. İstenilen elementin florürü, MgF2 2 ile kaplanmış bir potada metalik magnezyum ile ısıtılır:

BeF2 + Mg Be + MgF2

5-Magnezyum klorürün (MgCl2), oda sıcaklığında sulu çözelti içinde amonyum florür (NH4F) ile reaksiyona sokulması 3:

25ºC, H2O

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

MgF2'yi hazırlama yöntemleri pahalı olduğu için, onu deniz suyundan üretme yönteminin öne çıktığı daha ekonomik bir şekilde elde etme girişimleri vardır.

Bu, bol miktarda magnezyum iyonları (Mg2 +) içeren ve dolayısıyla MgF2'nin çökelmesini destekleyen deniz suyuna yeterli miktarda florür iyonlarının (F-) eklenmesiyle karakterize edilir.

Magnezyum florürün optik kristalleri, örneğin NH4HF2 yöntemi ile elde edilen yüksek kaliteli MgF2 tozunun sıcak preslenmesi ile elde edilir.

Tek kristal büyütme, basınç olmadan sinterleme (kalıba sıkıştırma veya şekillendirme), sıcak presleme ve mikrodalga sinterleme gibi magnezyum florür materyalleri hazırlamak için birçok teknik vardır.

Uygulamalar

Optik

MgF2 kristalleri, UV bölgesinden orta IR bölgesine 2.10 şeffaf oldukları için optik uygulamalar için uygundur.

İnert bir film olarak, optik ve elektronik malzemelerin ışık geçirgenlik özelliklerini değiştirmek için kullanılır. Ana uygulamalardan biri, uzay keşif teknolojisi için VUV optikleridir.

Çift kırılma özelliğinden dolayı bu malzeme, Excimer Laser (göz cerrahisinde kullanılan bir tür ultraviyole lazer) pencereleri ve prizmalarında, polarizasyon optiğinde faydalıdır.

İnce film optik materyallerin üretiminde kullanılan magnezyum florürün, su (H2O), hidroksit iyonları (OH-), karbonat iyonları (CO3 = ), sülfat iyonları (SO4 =) ve benzeri 12.

Reaksiyonların katalizlenmesi veya hızlanması

MgF2, CFC'lerde (kloroflorokarbonlar), bilinen aerosol soğutucularda ve itici gazlarda klor giderimi ve hidrojen ilavesinin reaksiyonu için bir katalizör desteği olarak başarıyla kullanılmıştır ve atmosferin ozon tabakasına verilen zarardan sorumludur.

Ortaya çıkan bileşikler, HFC (hidroflorokarbonlar) ve HCFC (hidrokloroflorokarbonlar) atmosfer üzerinde bu zararlı etkiyi göstermez 5.

Organik bileşiklerin hidrodesülfürizasyonu (kükürtün uzaklaştırılması) için bir katalizör desteği olarak da yararlı olduğu kanıtlanmıştır.

Diğer kullanımlar

Grafit, florin ve MgF2'nin iç içe geçmesiyle üretilen malzemeler yüksek elektriksel iletkenliğe sahiptir, bu nedenle katotlarda ve elektro iletken malzemeler olarak kullanım için önerilmiştir.

NaF ve MgF2'nin oluşturduğu ötektik, gizli ısı şeklinde enerji depolama özelliklerine sahiptir, bu nedenle güneş enerjisi sistemlerinde kullanım için düşünülmüştür.

Biyokimya alanında, magnezyum florür, diğer metal florürlerle birlikte, enzimlerdeki fosforil transfer reaksiyonlarını inhibe etmek için kullanılır.

Son zamanlarda, MgF2 nanopartikülleri, kanser tedavisi için hastalıklı hücrelerde ilaç dağıtım vektörleri olarak başarıyla test edilmiştir.

Referanslar

Buckley, HE ve Vernon, WS (1925) XCIV. Magnezyum florürün kristal yapısı. Philosophical Magazine Serisi 6, 49: 293, 945-951.
Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology, Cilt 11, Beşinci Baskı, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (v.11).
Peng, Minhong; Cao, Weiping; ve Song, Jinhong. (2015). Sıcak Pres Sinterleme ile MgF2 Yarı Saydam Seramik Hazırlanması Journal of Wuhan University of Technology-Mater: Sci., Cilt 30, No.4.
Непоклонов, И.С. (2011). Magnezyum Florür. Kaynak: Kendi çalışmanız.
Wojciechowska, Maria; Zielinski, Michal; ve Pietrowski, Mariusz. (2003). Geleneksel olmayan bir katalizör desteği olarak MgF2. Flor Kimyası Dergisi, 120 (2003) 1-11.
Korth Kristalle GmbH. (2019). Magnezyum Florür (MgF2). Erişim tarihi: 2019-07-12 at: korth.de
Sevonkaev, Igor ve Matijevic, Egon. (2009). Farklı Morfolojilere Sahip Magnezyum Florür Parçacıklarının Oluşumu. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
Непоклонов, И.С. (2013). Magnezyum Florür. Kaynak: Kendi çalışmanız.
Tao Qin, Peng Zhang ve Weiwei Qin. (2017). Düşük maliyetli magnezyum florür kürelerini deniz suyundan sentezlemek için yeni bir yöntem. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1996) Beşinci Baskı. Cilt A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. New York. ISBN 0-89573-161-4.
NASA (2013). Hubble Uzay Teleskobu'nun Birincil Aynası 8109563'ü inceleyen mühendisler. Kaynak: mix.msfc.nasa.gov

MAGNEZYUM FLORÜR: YAPISI, ÖZELLIKLERI, SENTEZI, KULLANIMLARI - KIMYA - 2025