Fluoreto de magnésio: estrutura, propriedades, síntese, usos - Ciência - 2023

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o fluoreto de magnésio é um sal inorgânico incolor cuja fórmula química é MgF₂. É encontrado na natureza como o mineral selaíta. Tem um ponto de fusão muito alto e é muito pouco solúvel em água. É relativamente inerte, pois, por exemplo, sua reação com o ácido sulfúrico é lenta e incompleta e resiste à hidrólise com ácido fluorídrico (HF) até 750ºC.

É um composto pouco afetado pela radiação de alta energia. Além disso, tem um baixo índice de refração, alta resistência à corrosão, boa estabilidade térmica, dureza significativa e excelentes propriedades de transmissão de luz visível, UV (ultravioleta) e IR (infravermelho).

Essas propriedades fazem com que ele tenha um excelente desempenho no campo óptico e, além disso, o tornam um material útil como suporte de catalisador, elemento de revestimento, lentes anti-reflexivas e janelas para transmissão infravermelha, entre outras aplicações.

Estrutura

A estrutura cristalina do fluoreto de magnésio quimicamente preparado é do mesmo tipo que a do mineral natural selaíta. Ele se cristaliza na classe dipiramidal do sistema tetragonal.

Os íons magnésio (Mg2 +) estão localizados em um espaço de rede tetragonal centralizado, enquanto os íons fluoreto (F-) são encontrados no mesmo plano e associados aos seus vizinhos Mg2 +, agrupados em pares. A distância entre os íons Mg2 + e F- é 2,07 Å (angstroms) (2,07 × 10-10m).

Sua coordenação de cristal é 6: 3. Isso significa que cada íon Mg2 + é circundado por 6 íons F- e cada íon F-, por sua vez, é circundado por 3 íons Mg2 + 5.

A estrutura é muito semelhante à do mineral rutilo, que é a forma natural do dióxido de titânio (TiO2), com o qual possui várias propriedades cristalográficas em comum.

Durante sua produção, o fluoreto de magnésio não precipita como um sólido amorfo, uma vez que os íons Mg2 + e F- não tendem a formar complexos poliméricos em solução.

Propriedades

É interessante notar que o fluoreto de magnésio é um material birrefringente. Esta é uma propriedade ótica que permite que um raio de luz incidente seja dividido em dois raios separados que se propagam em diferentes velocidades e comprimentos de onda.

Algumas de suas propriedades são apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1. Propriedades físicas e químicas do fluoreto de magnésio.

Síntese e preparação

Pode ser preparado de várias maneiras, incluindo as seguintes:

1-Através da reação entre óxido de magnésio (MgO) ou carbonato de magnésio (MgCO3) com ácido fluorídrico (HF) 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H2O

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

2-Por reação entre carbonato de magnésio e bifluoreto de amônio (NH4HF2), ambos no estado sólido, a uma temperatura entre 150 e 400ºC2:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

3-Aquecimento de uma solução aquosa de carbonato de magnésio e fluoreto de amônio (NH4F) na presença de hidróxido de amônio (NH4OH) a 60ºC 2:

60 ° C, NH4OH

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

O precipitado resultante de fluoreto de magnésio e amônio (NH4MgF3) é então aquecido a 620 ° C durante 4 horas para obter fluoreto de magnésio:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-Como subproduto da obtenção de berílio (Be) e urânio (U). O fluoreto do elemento desejado é aquecido com magnésio metálico em um cadinho revestido com MgF2 2:

BeF2 + Mg Be + MgF2

5-Reagindo cloreto de magnésio (MgCl2) com fluoreto de amônio (NH4F) em solução aquosa em temperatura ambiente 3:

25ºC, H2O

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

Como os métodos de preparação do MgF2 são caros, há tentativas de obtê-lo de forma mais econômica, entre as quais se destaca o método de sua produção a partir da água do mar.

Este é caracterizado pela adição de quantidade suficiente de íons fluoreto (F-) à água do mar, que possui concentração abundante de íons magnésio (Mg2 +), favorecendo a precipitação do MgF2.

Cristais ópticos de fluoreto de magnésio são obtidos por prensagem a quente de pó de MgF2 de alta qualidade, obtido, por exemplo, pelo método NH4HF2.

Existem muitas técnicas para preparar materiais de fluoreto de magnésio, como crescimento de cristal único, sinterização (compactação para moldar ou modelagem) sem pressão, prensagem a quente e sinterização por micro-ondas.

Formulários

Óptica

Os cristais de MgF2 são adequados para aplicações ópticas porque são transparentes da região UV até a região IV média 2.10.

Como um filme inerte, é usado para alterar as propriedades de transmissão de luz de materiais ópticos e eletrônicos. Uma das principais aplicações é em ótica VUV para tecnologia de exploração espacial.

Devido à sua propriedade de birrefringência, este material é útil em óptica de polarização, em janelas e prismas do Excimer Laser (um tipo de laser ultravioleta utilizado em cirurgia ocular).

Deve-se observar que o fluoreto de magnésio utilizado na fabricação de materiais ópticos de filme fino deve estar livre de impurezas ou compostos que sejam fontes de óxido, como água (H2O), íons hidróxido (OH-), íons carbonato (CO3 = ), íons sulfato (SO4 =) e semelhantes 12.

Catálise ou aceleração de reações

O MgF2 tem sido usado com sucesso como um suporte de catalisador para a reação de remoção de cloro e adição de hidrogênio em CFCs (clorofluorcarbonos), refrigerantes conhecidos e propelentes de aerossol, e responsável pelos danos à camada de ozônio da atmosfera.

Os compostos resultantes, HFCs (hidrofluorcarbonos) e HCFCs (hidroclorofluorocarbonos), não apresentam esse efeito nocivo na atmosfera 5.

Também se provou útil como suporte de catalisador para hidrodessulfurização (remoção de enxofre) de compostos orgânicos.

Outros usos

Os materiais gerados pela intercalação de grafite, flúor e MgF2 possuem alta condutividade elétrica, razão pela qual foram propostos para uso em cátodos e como materiais eletrocondutores.

O eutético formado por NaF e MgF2 possui propriedades de armazenamento de energia na forma de calor latente, razão pela qual tem sido considerado para uso em sistemas de energia solar.

Na área da bioquímica, o fluoreto de magnésio, junto com outros fluoretos metálicos, é usado para inibir as reações de transferência de fosforil em enzimas.

Recentemente, nanopartículas de MgF2 foram testadas com sucesso como vetores de entrega de drogas em células doentes para o tratamento de câncer.

Referências

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