و فلوريد المغنيسيوم هو ملح غير عضوي وجود و الصيغة الكيميائية عديم اللون MgF₂. تم العثور عليه في الطبيعة مثل سالايت المعدنية. لديها نقطة انصهار عالية للغاية وقابلة للذوبان في الماء بشكل سيئ للغاية. إنه خامل نسبيًا ، لأن تفاعله مع حامض الكبريتيك ، على سبيل المثال ، بطيء وغير كامل ويقاوم التحلل المائي بحمض الهيدروفلوريك (HF) حتى 750 درجة مئوية.
إنه مركب يتأثر قليلاً بالإشعاع عالي الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تمتلك مؤشر انكسار منخفض ، ومقاومة عالية للتآكل ، واستقرار حراري جيد ، وصلابة كبيرة ، وخصائص ممتازة لنقل الضوء فوق البنفسجي (فوق بنفسجي) و IR (تحت الحمراء).
هذه الخصائص تجعلها تتمتع بأداء ممتاز في المجال البصري ، علاوة على أنها تجعلها مادة مفيدة كدعم محفز ، وعنصر طلاء ، وعدسات مضادة للانعكاس ونوافذ لنقل الأشعة تحت الحمراء ، من بين تطبيقات أخرى.
بناء
التركيب البلوري لفلوريد المغنيسيوم المحضر كيميائيًا هو من نفس النوع مثل السلييت المعدني الطبيعي. يتبلور في الطبقة ثنائية الهرمون للنظام رباعي الزوايا.
توجد أيونات المغنيسيوم (Mg2 +) في مساحة شعرية رباعية الزوايا مركزية ، بينما توجد أيونات الفلورايد (F-) في نفس المستوى كما توجد مرتبطة بجيرانها Mg2 + ، مجمعة في أزواج مع بعضها البعض. المسافة بين Mg2 + و F- أيونات هي 2.07 Å (أنجسترومس) (2.07 × 10-10 م).
تنسيقه البلوري هو 6: 3. هذا يعني أن كل Mg2 + أيون محاط بـ 6 أيونات F وكل F- أيون بدوره محاط بـ 3 Mg2 + 5 أيونات.
التركيب مشابه جدًا لهيكل الروتيل المعدني ، وهو الشكل الطبيعي لثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) ، الذي يشترك معه في العديد من الخصائص البلورية.
أثناء إنتاجه ، لا يترسب فلوريد المغنيسيوم كمادة صلبة غير متبلورة ، لأن أيونات Mg2 + و F- لا تميل إلى تكوين مجمعات بوليمرية في المحلول.
الخصائص
من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن فلوريد المغنيسيوم مادة مزدوجة الانكسار. هذه خاصية بصرية تسمح بتقسيم شعاع الضوء الساقط إلى شعاعين منفصلين ينتشران بسرعات وأطوال موجية مختلفة.
يتم عرض بعض خصائصه في الجدول 1.
الجدول 1. الخصائص الفيزيائية والكيميائية لفلوريد المغنيسيوم.
التوليف والتحضير
يمكن تحضيره بعدة طرق منها ما يلي:
1-من خلال التفاعل بين أكسيد المغنيسيوم (MgO) أو كربونات المغنيسيوم (MgCO3) مع حمض الهيدروفلوريك (HF) 2:
MgO + 2 HF MgF2 + H2O
MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O
2-عن طريق التفاعل بين كربونات المغنيسيوم وثنائي فلوريد الأمونيوم (NH4HF2) ، وكلاهما في الحالة الصلبة ، عند درجة حرارة تتراوح بين 150 و 400 درجة مئوية:
150-400 درجة مئوية
MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O
3-تسخين محلول مائي من كربونات الماغنسيوم وفلوريد الأمونيوم (NH4F) في وجود هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH) عند 60 درجة مئوية.
60 درجة مئوية ، NH4OH
MgCO3 + 3 NH4F · NH4MgF3 + (NH4) 2CO3
بعد ذلك يتم تسخين الراسب الناتج من فلوريد الأمونيوم المغنيسيوم (NH4MgF3) عند 620 درجة مئوية لمدة 4 ساعات للحصول على فلوريد المغنيسيوم:
620 درجة مئوية
NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF
4-كمنتج ثانوي للحصول على البريليوم (Be) واليورانيوم (U). يتم تسخين الفلوريد الخاص بالعنصر المرغوب باستخدام المغنيسيوم المعدني في بوتقة مطلية بـ MgF2 2:
BeF2 + Mg Be + MgF2
5- تفاعل كلوريد المغنسيوم (MgCl2) مع فلوريد الأمونيوم (NH4F) في محلول مائي بدرجة حرارة الغرفة 3:
25 درجة مئوية ، H2O
MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl
نظرًا لأن طرق تحضير MgF2 باهظة الثمن ، فهناك محاولات للحصول عليه اقتصاديًا ، ومن بينها طريقة إنتاجه من مياه البحر.
يتميز هذا بإضافة كمية كافية من أيونات الفلوريد (F-) إلى مياه البحر ، والتي تحتوي على تركيز وفير من أيونات المغنيسيوم (Mg2 +) ، وبالتالي يفضل ترسيب MgF2.
يتم الحصول على بلورات فلوريد المغنيسيوم الضوئية عن طريق الضغط الساخن لمسحوق MgF2 عالي الجودة ، والذي يتم الحصول عليه ، على سبيل المثال ، بطريقة NH4HF2.
هناك العديد من التقنيات لإعداد مواد فلوريد المغنيسيوم ، مثل نمو بلورة مفردة ، والتلبيد (الضغط على القالب أو التشكيل) بدون ضغط ، والضغط على الساخن ، وتلبيد الميكروويف.
التطبيقات
بصريات
بلورات MgF2 مناسبة للتطبيقات الضوئية لأنها شفافة من منطقة الأشعة فوق البنفسجية إلى منطقة الأشعة تحت الحمراء الوسطى 2.10.
كغشاء خامل ، يتم استخدامه لتغيير خصائص نقل الضوء للمواد البصرية والإلكترونية. أحد التطبيقات الرئيسية في البصريات VUV لتكنولوجيا استكشاف الفضاء.
نظرًا لخاصية الانكسار ، فإن هذه المادة مفيدة في بصريات الاستقطاب ، في نوافذ ومنشورات الليزر الإكسيمري (نوع من الليزر فوق البنفسجي المستخدم في جراحة العيون).
وتجدر الإشارة إلى أن فلوريد المغنيسيوم المستخدم في تصنيع المواد البصرية ذات الأغشية الرقيقة يجب أن يكون خاليًا من الشوائب أو المركبات التي تعتبر مصدرًا للأكسيد ، مثل الماء (H2O) ، أيونات الهيدروكسيد (OH-) ، أيونات الكربونات (CO3 =) وأيونات الكبريتات (SO4 =) وما شابهها 12.
تحفيز أو تسريع التفاعلات
تم استخدام MgF2 بنجاح كمحفز داعم لتفاعل إزالة الكلور وإضافة الهيدروجين في مركبات الكربون الكلورية فلورية (مركبات الكربون الكلورية فلورية) ، ومبردات الهباء الجوي المعروفة والوقود ، والمسؤول عن تلف طبقة الأوزون في الغلاف الجوي.
المركبات الناتجة ، مركبات الكربون الهيدروفلورية (مركبات الكربون الهيدروفلورية) ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية (مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية) ، ليس لها هذا التأثير الضار على الغلاف الجوي 5.
كما أثبتت فائدتها كعامل مساعد في نزع الكبريت بالهيدروجين (إزالة الكبريت) من المركبات العضوية.
استخدامات اخرى
المواد الناتجة عن إقحام الجرافيت والفلور و MgF2 لها موصلية كهربائية عالية ، ولهذا السبب تم اقتراحها لاستخدامها في الكاثودات وكمواد موصلة للكهرباء.
يتميز سهل الانصهار المكون من NaF و MgF2 بخصائص تخزين الطاقة في شكل حرارة كامنة ، ولهذا السبب تم اعتباره للاستخدام في أنظمة الطاقة الشمسية.
في مجال الكيمياء الحيوية ، يستخدم فلوريد المغنيسيوم ، إلى جانب فلوريد المعادن الأخرى ، لتثبيط تفاعلات نقل الفسفوريل في الإنزيمات.
في الآونة الأخيرة ، تم اختبار جزيئات MgF2 النانوية بنجاح كناقلات لتوصيل الأدوية في الخلايا المريضة لعلاج السرطان.
المراجع
- باكلي ، هي وفيرنون ، دبليو إس (1925) الرابع عشر. التركيب البلوري لفلوريد المغنيسيوم. مجلة فلسفية سلسلة 6 ، 49: 293 ، 945-951.
- كيرك أوتمير (1994). موسوعة التكنولوجيا الكيميائية ، المجلد 11 ، الإصدار الخامس ، جون وايلي وأولاده. ISBN 0-471-52680-0 (الإصدار 11).
- بينغ ، مينهونغ ؛ تساو ، ويبينغ. وسونغ ، جينهونغ. (2015). تحضير سيراميك نصف شفاف MgF2 بواسطة تلبيد الضغط الساخن. مجلة جامعة ووهان للتكنولوجيا - ماطر: Sci.ed. Vol. 30 No. 4.
- Непоклонов، И.С. (2011). فلوريد المغنيسيوم. المصدر: العمل الخاص.
- Wojciechowska ، ماريا ؛ زيلينسكي ، ميشال ؛ وبيتروفسكي ، ماريوس. (2003). MgF2 كدعم محفز غير تقليدي. مجلة كيمياء الفلور ، 120 (2003) 1-11.
- Korth Kristalle GmbH. (2019). فلوريد المغنيسيوم (MgF2). تم الاسترجاع 2019-07-12 في: korth.de
- Sevonkaev و Igor و Matijevic و Egon. (2009). تكوين جسيمات فلوريد المغنيسيوم من أشكال مختلفة. لانجموير 2009 ، 25 (18) ، 10534-10539.
- Непоклонов، И.С. (2013). فلوريد المغنيسيوم. المصدر: العمل الخاص.
- تاو تشين وبنغ تشانغ ووي وى تشين. (2017). طريقة جديدة لتجميع كرات فلوريد المغنيسيوم منخفضة التكلفة من مياه البحر. سيراميك إنترناشونال 43 (2017) 14481-14483.
- موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية (1996) الطبعة الخامسة. المجلد A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. نيويورك. ردمك 0-89573-161-4.
- ناسا (2013). مهندسون يتفقدون المرآة الرئيسية لتلسكوب هابل الفضائي رقم 8109563. المصدر: mix.msfc.nasa.gov