- โครงสร้าง
- คุณสมบัติ
- การสังเคราะห์และการเตรียม
- การประยุกต์ใช้งาน
- เลนส์
- การเร่งปฏิกิริยาหรือการเร่งปฏิกิริยา
- การใช้งานอื่น ๆ
- อ้างอิง
ลูออไรด์แมกนีเซียมเป็นเกลือนินทรีย์มี สูตรสีเคมีMgF₂ พบในธรรมชาติเช่นเดียวกับแร่ Sellaite มีจุดหลอมเหลวสูงมากและละลายในน้ำได้ไม่ดี ค่อนข้างเฉื่อยเนื่องจากตัวอย่างเช่นปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกช้าและไม่สมบูรณ์และต่อต้านการไฮโดรไลซิสด้วยกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) ได้สูงถึง750ºC
เป็นสารประกอบที่ได้รับผลกระทบเพียงเล็กน้อยจากการแผ่รังสีพลังงานสูง นอกจากนี้ยังมีดัชนีหักเหต่ำความต้านทานการกัดกร่อนสูงเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีความแข็งที่สำคัญและคุณสมบัติการส่งผ่านแสง UV (อัลตราไวโอเลต) และ IR (อินฟราเรด) ที่มองเห็นได้ดีเยี่ยม
คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในสนามแสงและทำให้เป็นวัสดุที่มีประโยชน์ในการรองรับตัวเร่งปฏิกิริยาองค์ประกอบการเคลือบเลนส์ป้องกันแสงสะท้อนและหน้าต่างสำหรับการส่งผ่านอินฟราเรดและการใช้งานอื่น ๆ
โครงสร้าง
โครงสร้างผลึกของแมกนีเซียมฟลูออไรด์ที่เตรียมทางเคมีเป็นชนิดเดียวกับแร่เซลไลต์จากแร่ธรรมชาติ มันตกผลึกในคลาส dipyramidal ของระบบ tetragonal
แมกนีเซียมไอออน (Mg2 +) ตั้งอยู่ในช่องว่างตาข่าย tetragonal ที่อยู่ตรงกลางในขณะที่ไอออนของฟลูออไรด์ (F-) พบในระนาบเดียวกันและสัมพันธ์กับเพื่อนบ้าน Mg2 + ซึ่งจัดกลุ่มเป็นคู่ ๆ ระยะห่างระหว่าง Mg2 + และ F- ไอออนคือ 2.07 Å (อังสตรอม) (2.07 × 10-10 ม.)
การประสานคริสตัลของเขาคือ 6: 3 ซึ่งหมายความว่าแต่ละ Mg2 + ไอออนล้อมรอบด้วยไอออน 6 F และแต่ละ F- ไอออนล้อมรอบด้วย 3 Mg2 + 5 ไอออน
โครงสร้างคล้ายกับแร่รูไทล์ซึ่งเป็นรูปแบบธรรมชาติของไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ซึ่งมีคุณสมบัติในการตกผลึกหลายอย่างเหมือนกัน
ในระหว่างการผลิตแมกนีเซียมฟลูออไรด์จะไม่ตกตะกอนเป็นของแข็งอสัณฐานเนื่องจากไอออน Mg2 + และ F- ไม่มีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นพอลิเมอร์เชิงซ้อนในสารละลาย
คุณสมบัติ
เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าแมกนีเซียมฟลูออไรด์เป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่น นี่คือคุณสมบัติทางแสงที่ช่วยให้รังสีแสงตกกระทบสามารถแยกออกเป็นสองรังสีแยกกันซึ่งแพร่กระจายด้วยความเร็วและความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน
คุณสมบัติบางอย่างแสดงไว้ในตารางที่ 1
ตารางที่ 1. คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของแมกนีเซียมฟลูออไรด์
การสังเคราะห์และการเตรียม
สามารถเตรียมได้หลายวิธีดังต่อไปนี้:
1- ผ่านปฏิกิริยาระหว่างแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) หรือแมกนีเซียมคาร์บอเนต (MgCO3) กับกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) 2:
MgO + 2 HF MgF2 + H2O
MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O
ปฏิกิริยา 2 โดยระหว่างแมกนีเซียมคาร์บอเนตและแอมโมเนียมไบฟลูออไรด์ (NH4HF2) ทั้งในสถานะของแข็งที่อุณหภูมิระหว่าง 150 ถึง400ºC2:
150-400ºC
MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O
3- ให้ความร้อนสารละลายแมกนีเซียมคาร์บอเนตและแอมโมเนียมฟลูออไรด์ (NH4F) ในน้ำที่มีแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (NH4OH) ที่60ºC 2:
60 ° C, NH4OH
MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3
การตกตะกอนของแมกนีเซียมแอมโมเนียมฟลูออไรด์ (NH4MgF3) จะถูกทำให้ร้อนที่ 620 ° C เป็นเวลา 4 ชั่วโมงเพื่อให้ได้แมกนีเซียมฟลูออไรด์:
620ºC
NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF
4- เป็นผลพลอยได้จากการได้รับเบริลเลียม (Be) และยูเรเนียม (U) ฟลูออไรด์ขององค์ประกอบที่ต้องการจะถูกทำให้ร้อนด้วยแมกนีเซียมโลหะในเบ้าหลอมที่เคลือบด้วย MgF2 2:
BeF2 + Mg Be + MgF2
แมกนีเซียมคลอไรด์ 5 ปฏิกิริยา (MgCl2) ด้วยแอมโมเนียมฟลูออไรด์ (NH4F) ในสารละลายที่อุณหภูมิห้อง 3:
25ºC, H2O
MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl
เนื่องจากวิธีการเตรียม MgF2 มีราคาแพงจึงมีความพยายามที่จะได้มาอย่างประหยัดมากขึ้นซึ่งวิธีการผลิตจากน้ำทะเลนั้นโดดเด่น
สิ่งนี้มีลักษณะเฉพาะคือการเพิ่มฟลูออไรด์ไอออน (F-) ในปริมาณที่เพียงพอลงในน้ำทะเลซึ่งมีความเข้มข้นของแมกนีเซียมไอออน (Mg2 +) มากจึงเป็นที่นิยมในการตกตะกอนของ MgF2
ผลึกออปติคัลของแมกนีเซียมฟลูออไรด์ได้มาจากการกดผง MgF2 คุณภาพสูงด้วยความร้อนตัวอย่างเช่นวิธี NH4HF2
มีเทคนิคมากมายในการเตรียมวัสดุแมกนีเซียมฟลูออไรด์เช่นการเติบโตของผลึกเดี่ยวการเผา (การบดอัดเพื่อขึ้นรูปหรือการขึ้นรูป) โดยไม่ต้องใช้แรงกดการกดร้อนและการเผาด้วยไมโครเวฟ
การประยุกต์ใช้งาน
เลนส์
คริสตัล MgF2 เหมาะสำหรับการใช้งานออปติคอลเนื่องจากมีความโปร่งใสจากบริเวณ UV ไปยังพื้นที่ IR กลาง 2.10
ในฐานะฟิล์มเฉื่อยมันถูกใช้เพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติการส่งผ่านแสงของวัสดุออปติกและอิเล็กทรอนิกส์ หนึ่งในแอปพลิเคชันหลักอยู่ในเลนส์ VUV สำหรับเทคโนโลยีการสำรวจอวกาศ
เนื่องจากคุณสมบัติในการสะท้อนแสงวัสดุนี้จึงมีประโยชน์ในเลนส์โพลาไรซ์ในหน้าต่างและปริซึมของ Excimer Laser (เลเซอร์อัลตราไวโอเลตชนิดหนึ่งที่ใช้ในการผ่าตัดตา)
ควรสังเกตว่าแมกนีเซียมฟลูออไรด์ที่ใช้ในการผลิตวัสดุกรองแสงแบบฟิล์มบางจะต้องปราศจากสิ่งสกปรกหรือสารประกอบที่เป็นแหล่งของออกไซด์เช่นน้ำ (H2O) ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) คาร์บอเนตไอออน (CO3 = ), ซัลเฟตไอออน (SO4 =) และอื่น ๆ ที่คล้ายกัน 12.
การเร่งปฏิกิริยาหรือการเร่งปฏิกิริยา
MgF2 ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการสนับสนุนปฏิกิริยาของการกำจัดคลอรีนและการเติมไฮโดรเจนใน CFCs (คลอโรฟลูออโรคาร์บอน) สารทำความเย็นแบบละอองลอยและสารขับเคลื่อนที่รู้จักกันดีและรับผิดชอบต่อความเสียหายต่อชั้นโอโซนของบรรยากาศ
สารประกอบที่ได้คือ HFC (ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน) และ HCFC (ไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน) ไม่ส่งผลอันตรายนี้ต่อบรรยากาศ 5.
นอกจากนี้ยังได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาที่สนับสนุนการย่อยสลายซัลเฟอร์ (การกำจัดกำมะถัน) ของสารประกอบอินทรีย์
การใช้งานอื่น ๆ
วัสดุที่เกิดจากการผสมระหว่างกราไฟต์ฟลูออรีนและ MgF2 มีการนำไฟฟ้าสูงซึ่งเป็นสาเหตุที่ได้รับการเสนอให้ใช้ในแคโทดและเป็นวัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้า
ยูเทคติกที่เกิดจาก NaF และ MgF2 มีคุณสมบัติในการกักเก็บพลังงานในรูปแบบของความร้อนแฝงซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงได้รับการพิจารณาให้ใช้ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์
ในด้านชีวเคมีแมกนีเซียมฟลูออไรด์พร้อมกับฟลูออไรด์โลหะอื่น ๆ ถูกใช้เพื่อยับยั้งปฏิกิริยาการถ่ายโอนฟอสโฟรีลในเอนไซม์
เมื่อเร็ว ๆ นี้อนุภาคนาโน MgF2 ได้รับการทดสอบเป็นพาหะนำส่งยาในเซลล์ที่เป็นโรคเพื่อรักษามะเร็งได้สำเร็จ
อ้างอิง
- Buckley, HE และ Vernon, WS (1925) XCIV โครงสร้างผลึกของแมกนีเซียมฟลูออไรด์ นิตยสารปรัชญาชุดที่ 6, 49: 293, 945-951
- เคิร์ก - โอ ธ เมอร์ (1994). สารานุกรมเทคโนโลยีเคมีเล่มที่ 11 ฉบับที่ห้า John Wiley & Sons ISBN 0-471-52680-0 (v.11)
- เผิง, มินหง; เฉาเหวยปิง; และเพลง Jinhong (2015) การเตรียมเซรามิกโปร่งแสง MgF2 โดยการเผาแบบกดร้อน Journal of Wuhan University of Technology-Mater: Sci. Ed. Vol. 30 No. 4.
- Непоклонов, И.С. (2011) แมกนีเซียมฟลูออไรด์ ที่มา: งานของตัวเอง.
- วอยเซียชอว์สกา, มาเรีย; เซียลลินสกี้, มิชาล; และ Pietrowski, Mariusz (2003) MgF2 เป็นการสนับสนุนตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่แบบธรรมดา วารสารฟลูออรีนเคมี, 120 (2546) 1-11.
- Korth Kristalle GmbH. (2019) แมกนีเซียมฟลูออไรด์ (MgF2) สืบค้นเมื่อ 2019-07-12 ที่: korth.de
- Sevonkaev, Igor และ Matijevic, Egon (2009) การก่อตัวของอนุภาคแมกนีเซียมฟลูออไรด์ที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกัน ลังเมียร์ 2552, 25 (18), 10534-10539.
- Непоклонов, И.С. (2013) แมกนีเซียมฟลูออไรด์ ที่มา: งานของตัวเอง.
- Tao Qin, Peng Zhang และ Weiwei Qin (2017) วิธีใหม่ในการสังเคราะห์ทรงกลมแมกนีเซียมฟลูออไรด์ต้นทุนต่ำจากน้ำทะเล Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
- สารานุกรมเคมีอุตสาหกรรมของ Ullmann (1996) พิมพ์ครั้งที่ห้า เล่ม A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. นิวยอร์ก. ISBN 0-89573-161-4.
- นาซ่า (2013). วิศวกรตรวจสอบกระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล 8109563 ที่มา: mix.msfc.nasa.gov