FLUORURO DI MAGNESIO: STRUTTURA, PROPRIETÀ, SINTESI, USI - CHIMICA - 2025

Il fluoruro di magnesio è un sale inorganico avente la formula chimica MgF M incolore. Si trova in natura come minerale sellaite. Ha un punto di fusione molto alto ed è molto poco solubile in acqua. È relativamente inerte, perché, ad esempio, la sua reazione con l'acido solforico è lenta e incompleta e resiste all'idrolisi con acido fluoridrico (HF) fino a 750ºC.

È un composto poco influenzato dalle radiazioni ad alta energia. Inoltre, possiede un basso indice di rifrazione, un'elevata resistenza alla corrosione, una buona stabilità termica, una durezza significativa ed eccellenti proprietà di trasmissione della luce visibile, UV (ultravioletta) e IR (infrarossa).

Queste proprietà gli conferiscono una prestazione eccellente nel campo ottico e, inoltre, lo rendono un materiale utile come supporto del catalizzatore, elemento di rivestimento, lenti antiriflesso e finestre per la trasmissione a infrarossi, tra le altre applicazioni.

Struttura

La struttura cristallina del fluoruro di magnesio preparato chimicamente è dello stesso tipo di quella del minerale naturale sellaite. Cristallizza nella classe dipiramidale del sistema tetragonale.

Gli ioni magnesio (Mg2 +) si trovano in uno spazio reticolare tetragonale centrato, mentre gli ioni fluoruro (F-) si trovano sullo stesso piano e associati ai loro vicini Mg2 +, raggruppati a coppie tra loro. La distanza tra gli ioni Mg2 + e F- è 2,07 Å (angstrom) (2,07 × 10-10 m).

La sua coordinazione cristallina è 6: 3. Ciò significa che ogni ione Mg2 + è circondato da 6 ioni F- e ogni ione F-, a sua volta, è circondato da 3 ioni Mg2 + 5.

La struttura è molto simile a quella del minerale rutilo, che è la forma naturale del biossido di titanio (TiO2), con il quale ha in comune diverse proprietà cristallografiche.

Durante la sua preparazione, il fluoruro di magnesio non precipita come un solido amorfo, perché gli ioni Mg2 + e F- non tendono a formare complessi polimerici in soluzione.

Proprietà

È interessante notare che il fluoruro di magnesio è un materiale birifrangente. Questa è una proprietà ottica che consente di dividere un raggio di luce incidente in due raggi separati che si propagano a velocità e lunghezze d'onda diverse.

Alcune delle sue proprietà sono presentate nella tabella 1.

Tabella 1. Proprietà fisiche e chimiche del fluoruro di magnesio.

Sintesi e preparazione

Può essere preparato in vari modi, inclusi i seguenti:

1-Attraverso la reazione tra ossido di magnesio (MgO) o carbonato di magnesio (MgCO3) con acido fluoridrico (HF) 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H2O

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

2-Per reazione tra carbonato di magnesio e bifluoruro di ammonio (NH4HF2), entrambi allo stato solido, ad una temperatura compresa tra 150 e 400ºC2:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

3-Riscaldamento di una soluzione acquosa di carbonato di magnesio e fluoruro di ammonio (NH4F) in presenza di idrossido di ammonio (NH4OH) a 60ºC 2:

60 ° C, NH4OH

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

Il precipitato risultante di fluoruro di magnesio ammonio (NH4MgF3) viene quindi riscaldato a 620 ° C per 4 ore per ottenere fluoruro di magnesio:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-Come sottoprodotto dell'ottenimento di berillio (Be) e uranio (U). Il fluoruro dell'elemento desiderato viene riscaldato con magnesio metallico in un crogiolo rivestito con MgF2 2:

BeF2 + Mg Be + MgF2

5-Reagisce cloruro di magnesio (MgCl2) con fluoruro di ammonio (NH4F) in soluzione acquosa a temperatura ambiente 3:

25ºC, H2O

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

Poiché i metodi di preparazione di MgF2 sono costosi, ci sono tentativi di ottenerlo in modo più economico, tra i quali spicca il metodo per produrlo dall'acqua di mare.

Questa è caratterizzata dall'aggiunta di una quantità sufficiente di ioni fluoruro (F-) all'acqua di mare, che ha un'abbondante concentrazione di ioni magnesio (Mg2 +), favorendo così la precipitazione di MgF2.

I cristalli ottici di fluoruro di magnesio sono ottenuti per pressatura a caldo di polvere di MgF2 di alta qualità, ottenuta, ad esempio, con il metodo NH4HF2.

Esistono molte tecniche per preparare materiali al fluoruro di magnesio, come la crescita di un singolo cristallo, la sinterizzazione (compattazione per modellare o modellare) senza pressione, pressatura a caldo e sinterizzazione a microonde.

applicazioni

Ottica

I cristalli MgF2 sono adatti per applicazioni ottiche perché sono trasparenti dalla regione UV alla regione IR centrale 2.10.

Come film inerte, viene utilizzato per alterare le proprietà di trasmissione della luce di materiali ottici ed elettronici. Una delle principali applicazioni è nell'ottica VUV per la tecnologia di esplorazione spaziale.

Grazie alla sua proprietà di birifrangenza, questo materiale è utile nell'ottica di polarizzazione, nelle finestre e nei prismi del laser ad eccimeri (un tipo di laser ultravioletto utilizzato nella chirurgia oculare).

Va notato che il fluoruro di magnesio utilizzato nella fabbricazione di materiali ottici a film sottile deve essere privo di impurità o composti che sono una fonte di ossido, come acqua (H2O), ioni idrossido (OH-), ioni carbonato (CO3 = ), ioni solfato (SO4 =) e simili 12.

Catalisi o accelerazione delle reazioni

MgF2 è stato utilizzato con successo come supporto catalizzatore per la reazione di rimozione del cloro e aggiunta di idrogeno in CFC (clorofluorocarburi), noti refrigeranti aerosol e propellenti, e responsabile del danno allo strato di ozono dell'atmosfera.

I composti risultanti, HFC (idrofluorocarburi) e HCFC (idroclorofluorocarburi), non hanno questo effetto nocivo sull'atmosfera 5.

Si è anche dimostrato utile come supporto catalizzatore per l'idrodesolforazione (rimozione dello zolfo) di composti organici.

Altri usi

I materiali generati dall'intercalazione di grafite, fluoro e MgF2 hanno un'elevata conduttività elettrica, motivo per cui sono stati proposti per l'uso nei catodi e come materiali elettroconduttori.

L'eutettico formato da NaF e MgF2 ha proprietà di accumulo di energia sotto forma di calore latente, motivo per cui è stato considerato per l'uso nei sistemi a energia solare.

Nell'area della biochimica, il fluoruro di magnesio, insieme ad altri fluoruri metallici, viene utilizzato per inibire le reazioni di trasferimento del fosforile negli enzimi.

Recentemente, le nanoparticelle di MgF2 sono state testate con successo come vettori di rilascio di farmaci in cellule malate per il trattamento del cancro.

Riferimenti

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