所述氟化镁是具有无机盐的化学式无色MgF₂。在自然界中发现它是矿物蝶鞍石。它的熔点很高,在水中的溶解性很差。它相对惰性,因为,例如,它与硫酸的反应缓慢且不完全,并且在高达750ºC的温度下仍能抵抗氢氟酸(HF)的水解。
它是受高能量辐射影响很小的化合物。此外,它具有低折射率,高耐腐蚀性,良好的热稳定性,显着的硬度以及出色的可见光,UV(紫外线)和IR(红外)光传输性能。
这些性能使其在光学领域具有出色的性能,此外,还使其成为催化剂载体,涂层元件,抗反射透镜和红外透射窗等有用的材料。
结构体
化学制备的氟化镁的晶体结构与天然矿物镁橄榄石的晶体结构相同。它在四方体系的双锥体类中结晶。
镁离子(Mg2 +)位于中心的四方晶格空间中,而氟离子(F-)与它们的Mg2 +邻域在同一平面中并与其关联,并成对分组。Mg2 +和F-离子之间的距离为2.07埃(埃)(2.07×10-10m)。
他的水晶配合为6:3。这意味着每个Mg2 +离子被6个F-离子包围,而每个F-离子又被3个Mg2 + 5个离子包围。
该结构与金红石型矿物的结构非常相似,后者是二氧化钛(TiO2)的天然形式,具有共同的几种晶体学性质。
在其制备过程中,氟化镁不会作为无定形固体沉淀,因为Mg2 +和F-离子不会在溶液中形成聚合物络合物。
物产
有趣的是,氟化镁是一种双折射材料。这是一种光学特性,可以将入射光线分成两条以不同速度和波长传播的单独光线。
表1列出了它的一些特性。
表1.氟化镁的理化特性。
合成与制备
它可以通过多种方式进行准备,包括以下几种:
1-通过氧化镁(MgO)或碳酸镁(MgCO3)与氢氟酸(HF)之间的反应2:
MgO + 2 HF MgF2 + H2O
MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O
2-在碳酸镁和氟化氢铵(NH4HF2)之间以固态在150至400ºC2的温度之间进行反应:
150-400ºC
MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O
在60°C的氢氧化铵(NH4OH)存在下,加热碳酸镁和氟化铵(NH4F)的水溶液2:
60°C,NH4OH
MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 +(NH4)2CO3
然后将所得的氟化镁铵(NH4MgF3)沉淀物在620°C加热4小时以获得氟化镁:
620度
NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF
4-作为获得铍(Be)和铀(U)的副产品。在覆盖有MgF2 2的坩埚中,将所需元素的氟化物与金属镁一起加热:
BeF2 +镁Be + MgF2
5-在室温下与氟化铵(NH4F)在水溶液中反应的氯化镁(MgCl2)3:
25ºC,水
MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl
由于制备MgF 2的方法是昂贵的,因此有尝试更经济地获得它,其中从海水中制备它的方法是突出的。
其特征在于向海水中添加了足够量的氟离子(F-),其中镁离子(Mg2 +)的浓度很高,因此有利于MgF2的沉淀。
氟化镁的光学晶体是通过热压高质量的MgF2粉末获得的,例如通过NH4HF2方法获得的。
有许多制备氟化镁材料的技术,例如单晶生长,无压力烧结(压模或成型),热压和微波烧结。
应用领域
光学
MgF2晶体适用于光学应用,因为它们从UV区到中间IR区2.10是透明的。
作为一种惰性薄膜,可用于改变光学和电子材料的透光性能。主要应用之一是用于太空探索技术的VUV光学器件。
由于其双折射特性,这种材料可用于偏振光学器件,准分子激光器(用于眼科手术的紫外线激光器)的窗口和棱镜中。
应当注意,用于制造薄膜光学材料的氟化镁必须不含杂质或作为氧化物来源的化合物,例如水(H2O),氢氧根离子(OH-),碳酸根离子(CO3 = ),硫酸根离子(SO4 =)等12。
催化或加速反应
MgF2已成功地用作CFC(氯氟烃),已知的气溶胶制冷剂和推进剂中除氯和加氢反应的催化剂载体,并负责破坏大气中的臭氧层。
生成的化合物HFC(氢氟碳化合物)和HCFC(氢氯氟碳化合物)对大气没有这种有害影响5。
还已证明它可用作有机化合物的加氢脱硫(脱硫)的催化剂载体。
其他用途
通过插层石墨,氟和MgF2生成的材料具有高电导率,这就是为什么它们被建议用于阴极和用作导电材料的原因。
由NaF和MgF2形成的共晶具有潜热形式的储能特性,这就是为什么它被考虑用于太阳能系统的原因。
在生物化学领域,氟化镁与其他金属氟化物一起被用来抑制酶中的磷酰基转移反应。
最近,MgF2纳米颗粒已经成功地在患病细胞中作为药物递送载体进行了测试,用于治疗癌症。
参考文献
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