MAGNESIUM FLUORIDA: STRUKTUR, SIFAT, SINTESIS, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The magnesium fluorida adalah garam anorganik memiliki satu rumus kimia berwarna MgF₂. Itu ditemukan di alam sebagai mineral sellaite. Ini memiliki titik leleh yang sangat tinggi dan sangat sulit larut dalam air. Relatif lembam, karena, misalnya, reaksinya dengan asam sulfat lambat dan tidak lengkap serta tahan terhadap hidrolisis dengan asam fluorida (HF) sampai 750ºC.

Ini adalah senyawa yang sedikit terpengaruh oleh radiasi energi tinggi. Selain itu, ia memiliki indeks bias rendah, ketahanan korosi tinggi, stabilitas termal yang baik, kekerasan yang signifikan, dan sifat transmisi cahaya UV (ultraviolet) dan IR (inframerah) yang sangat baik.

Sifat-sifat ini membuatnya memiliki kinerja yang sangat baik di bidang optik dan, sebagai tambahan, menjadikannya bahan yang berguna sebagai pendukung katalis, elemen pelapis, lensa anti-reflektif dan jendela untuk transmisi inframerah, di antara aplikasi lainnya.

Struktur

Struktur kristal magnesium fluorida yang dibuat secara kimiawi memiliki tipe yang sama dengan struktur kristal sellaite mineral alami. Ini mengkristal di kelas dipyramidal dari sistem tetragonal.

Ion magnesium (Mg2 +) terletak di ruang kisi tetragonal terpusat, sedangkan ion fluorida (F-) ditemukan di bidang yang sama dan terkait dengan tetangga Mg2 + mereka, dikelompokkan berpasangan satu sama lain. Jarak antara ion Mg2 + dan F- adalah 2,07 Å (angstrom) (2,07 × 10-10m).

Koordinasi kristalnya adalah 6: 3. Ini berarti bahwa setiap ion Mg2 + dikelilingi oleh 6 ion F- dan setiap ion F- dikelilingi oleh 3 Mg2 + 5 ion.

Strukturnya sangat mirip dengan mineral rutil, yang merupakan bentuk alami dari titanium dioksida (TiO2), yang dengannya ia memiliki beberapa sifat kristalografi yang sama.

Selama produksinya, magnesium fluorida tidak mengendap sebagai padatan amorf, karena ion Mg2 + dan F- cenderung tidak membentuk kompleks polimerik dalam larutan.

Properti

Menarik untuk dicatat bahwa magnesium fluorida adalah bahan yang memiliki birefringen. Ini adalah properti optik yang memungkinkan sinar cahaya datang dipecah menjadi dua sinar terpisah yang merambat pada kecepatan dan panjang gelombang yang berbeda.

Beberapa propertinya disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Sifat fisik dan kimia magnesium fluorida.

Sintesis dan persiapan

Itu dapat disiapkan dengan berbagai cara, termasuk yang berikut:

1-Melalui reaksi antara magnesium oksida (MgO) atau magnesium karbonat (MgCO3) dengan asam hidrofluorat (HF) 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H2O

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

Reaksi 2-Dengan antara magnesium karbonat dan amonium bifluorida (NH4HF2), keduanya dalam keadaan padat, pada suhu antara 150 dan 400ºC2:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

3-Memanaskan larutan magnesium karbonat dan amonium fluorida (NH4F) dalam air dengan adanya amonium hidroksida (NH4OH) pada 60ºC 2:

60 ° C, NH4OH

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

Endapan magnesium amonium fluorida yang dihasilkan (NH4MgF3) kemudian dipanaskan pada suhu 620 ° C selama 4 jam untuk memperoleh magnesium fluorida:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-Sebagai produk sampingan dari memperoleh berilium (Be) dan uranium (U). Fluorida elemen yang diinginkan dipanaskan dengan magnesium logam dalam wadah yang dilapisi dengan MgF2 2:

BeF2 + Mg Be + MgF2

5-Bereaksi magnesium klorida (MgCl2) dengan amonium fluorida (NH4F) dalam larutan air pada suhu kamar 3:

25ºC, H2O

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

Karena metode pembuatan MgF2 mahal, ada upaya untuk mendapatkannya lebih ekonomis, di antaranya metode pembuatannya dari air laut menonjol.

Hal ini ditandai dengan penambahan ion fluorida (F-) dalam jumlah yang cukup ke air laut, yang memiliki konsentrasi ion magnesium (Mg2 +) yang melimpah, sehingga mendukung pengendapan MgF2.

Kristal optik magnesium fluorida diperoleh dengan menekan panas bubuk MgF2 berkualitas tinggi, yang diperoleh, misalnya, dengan metode NH4HF2.

Ada banyak teknik untuk menyiapkan bahan magnesium fluorida, seperti pertumbuhan kristal tunggal, sintering (pemadatan ke cetakan atau pembentukan) tanpa tekanan, pengepresan panas, dan sintering microwave.

Aplikasi

Optik

Kristal MgF2 cocok untuk aplikasi optik karena transparan dari daerah UV ke daerah IR tengah 2.10.

Sebagai film inert, ini digunakan untuk mengubah sifat transmisi cahaya dari bahan optik dan elektronik. Salah satu aplikasi utama dalam optik VUV untuk teknologi eksplorasi ruang angkasa.

Karena sifat birefringence-nya, bahan ini berguna dalam optik polarisasi, di jendela dan prisma Excimer Laser (sejenis laser ultraviolet yang digunakan dalam operasi mata).

Perlu diperhatikan bahwa magnesium fluorida yang digunakan dalam pembuatan bahan optik film tipis harus bebas dari kotoran atau senyawa yang merupakan sumber oksida, seperti air (H2O), ion hidroksida (OH-), ion karbonat (CO3 = ), ion sulfat (SO4 =), dan sejenisnya 12.

Katalisis atau percepatan reaksi

MgF2 telah berhasil digunakan sebagai katalis pendukung untuk reaksi penghilangan klorin dan penambahan hidrogen dalam CFC (chlorofluorocarbons), refrigeran dan propelan aerosol yang dikenal, dan bertanggung jawab atas kerusakan lapisan ozon di atmosfer.

Senyawa yang dihasilkan, HFC (hidrofluorokarbon) dan HCFC (hidroklorofluorokarbon), tidak menimbulkan efek berbahaya ini di atmosfer 5.

Ini juga telah terbukti berguna sebagai katalis pendukung untuk hidrodesulfurisasi (penghilangan sulfur) senyawa organik.

Penggunaan lainnya

Bahan yang dihasilkan oleh interkalasi grafit, fluor dan MgF2 memiliki konduktivitas listrik yang tinggi, itulah sebabnya bahan-bahan tersebut telah diusulkan untuk digunakan dalam katoda dan sebagai bahan elektrokonduktif.

Eutektik yang dibentuk oleh NaF dan MgF2 memiliki sifat penyimpan energi berupa kalor laten, oleh karena itu telah dipertimbangkan untuk digunakan dalam sistem energi surya.

Di bidang biokimia, magnesium fluorida, bersama dengan fluorida logam lainnya, digunakan untuk menghambat reaksi transfer fosforil dalam enzim.

Baru-baru ini, nanopartikel MgF2 telah berhasil diuji sebagai vektor penghantaran obat dalam sel yang sakit untuk pengobatan kanker.

Referensi

1. Buckley, HE dan Vernon, WS (1925) XCIV. Struktur kristal magnesium fluorida. Majalah Filsafat Seri 6, 49: 293, 945-951.
2. Kirk-Othmer (1994). Ensiklopedia Teknologi Kimia, Volume 11, Edisi Kelima, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (v.11).
3. Peng, Minhong; Cao, Weiping; dan Song, Jinhong. (2015). Pembuatan Keramik Tembus MgF2 dengan Hot Pressing Sintering. Jurnal Universitas Teknologi Wuhan-Mater: Sci. Ed. Vol.30 No.4.
4. Непоклонов, И.С. (2011). Magnesium Fluorida. Sumber: Karya sendiri.
5. Wojciechowska, Maria; Zielinski, Michal; dan Pietrowski, Mariusz. (2003). MgF2 sebagai pendukung katalis non konvensional. Jurnal Kimia Fluor, 120 (2003) 1-11.
6. Korth Kristalle GmbH. (2019). Magnesium Fluorida (MgF2). Diakses tanggal 12 Juli 2019 di: korth.de
7. Sevonkaev, Igor dan Matijevic, Egon. (2009). Pembentukan Partikel Magnesium Fluorida dari Berbagai Morfologi. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
8. Непоклонов, И.С. (2013). Magnesium Fluorida. Sumber: Karya sendiri.
9. Tao Qin, Peng Zhang dan Weiwei Qin. (2017). Sebuah metode baru untuk mensintesis bola magnesium fluorida murah dari air laut. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
10. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1996) Edisi Kelima. Volume A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. New York. ISBN 0-89573-161-4.
11. NASA (2013). Insinyur memeriksa Cermin Utama Teleskop Luar Angkasa Hubble 8109563. Sumber: mix.msfc.nasa.gov