# Fluoruro di magnesio

Il fluoruro di magnesio, nome sistematico difluoruro di magnesio, è un composto inorganico binario di magnesio e fluoro ed è anche il sale di magnesio dell'acido fluoridrico, la cui formula è MgF$_2$. Pur avendo una struttura cristallina differente, per la maggior parte delle altre sue proprietà è molto simile al fluoruro di calcio CaF$_2$.
In natura è presente come minerale sellaite. Si presenta in forma di cristalli trasparenti e incolori di ragguardevole durezza, riportata da varie fonti nell'intervallo 5÷6 della scala di Mohs, in ogni caso maggiore di quella dell'analogo fluoruro di calcio CaF$_2$, che è 4. Come per quest'ultimo e per i fluoruri dei successivi elementi nello stesso gruppo, ma a differenza di BeF$_2$ che è solubile e molto reattivo, il fluoruro di magnesio è piuttosto inerte e praticamente insolubile in acqua (0,076 g/L a 18 °C), in contrasto con tutti gli altri alogenuri di magnesio (MgCl$_2$, MgBr$_2$ e MgI$_2$ sono solubilissimi),ma è solubile in acido nitrico. La sua costante di solubilità è K$_s$ = 5,16×10$^{-11}$ M$^3$, un valore molto simile a quello per il fluoruro di calcio (3,9×10$^{-11}$ M$^3$).

## Sintesi

Il fluoruro di magnesio si può preparare in laboratorio semplicemente mescolando una soluzione acquosa di un sale di magnesio solubile (MgCl$_2$, Mg(NO$_3$)$_2$) con un fluoruro alcalino solubile (NaF, KF); si forma un precipitato bianco di MgF$_2$ che viene filtrato e asciugato:
Mg(NO$_3$)$_2$) + 2 KF → MgF$_2$↓ + 2 KNO$_3$
In alternativa, lo si può preparare per azione dell'acido fluoridrico sul carbonato di magnesio, con liberazione di anidride carbonica:
MgCO$_3$ + 2 HF → MgF$_2$↓ + CO$_2$↑ + H$_2$O
Un'altra possibilità consiste nel far reagire l'ossido di magnesio l'idrogenodifluoruro di ammonio, con liberazione di ammoniaca:
MgO + (NH$_4$)HF$_2$ → MgF$_2$ + NH$_3$ + H$_2$O

## Proprietà e struttura cristallina

A temperatura ambiente MgF$_2$ è un solido ionico che si presenta come cristalli incolori o polvere cristallina bianca, inodore, non igroscopica e praticamente insolubile in acqua, assomigliando in questo al fluoruro di calcio CaF$_2$. Cristallizza nel sistema tetragonale, il suo reticolo cristallino è analogo a quello del rutilo (TiO$_2$), ed è formato da cationi Mg$^{++}$ e anioni F$^–$ in numero doppio. Nel reticolo ogni ione magnesio è circondato da 6 ioni fluoro (ai vertici di un ottaedro) e ogni ione fluoro è circondato da tre ioni magnesio (ai vertici di un triangolo equilatero). Nel gruppo dei metalli alcalino-terrosi questa struttura per i fluoruri è adottata solo dal magnesio: per il berillio la struttura è analoga a quella della silice (SiO$_2$), mentre per Ca, Sr e Ba la struttura è quella cubica della fluorite (CaF$_2$); queste ultime sono altre due strutture tipiche per composti binari con stechiometria 1:2. Altri due fluoruri di metalli bivalenti che cristallizzano nella stessa struttura di MgF$_2$ sono FeF$_2$ e ZnF$_2$, tra i più comuni.
Termodinamicamente MgF$_2$ è un composto stabilissimo, ΔH$_ƒ$° = -1.124,2 kJ/mol, appena un po' meno di CaF$_2$ (-1.225,91 kJ/mol).

### Proprietà in fase gassosa

Il fluoruro di magnesio in fase vapore (ΔH$_ƒ$° = -726,76 kJ/mol), come quello di berillio (BeF$_2$), è costituito da molecole F–Mg–F lineari, con l'atomo metallico ibridato sp (come Be in BeF$_2$), dove la distanza Mg-F è di 177,0 pm. Questo a differenza dei fluoruri degli elementi seguenti nel gruppo (CaF$_2$, SrF$_2$, BaF$_2$) che, contrariamente alle indicazioni VSEPR, sono invece molecole angolari. Il potenziale di ionizzazione della molecola è stato valutato in 13,6 eV. Di questa molecola ne è stato osservato anche il dimero in fase vapore.

### Proprietà ottiche

Il fluoruro di magnesio cristallino, con un band gap di 12,4 eV, che ne fa un ottimo materiale ceramico, è trasparente, oltre che nel visibile, anche in porzioni estremamente ampie dell'infrarosso e dell'ultravioletto, coprendo approssimativamente l'intervallo di lunghezze d'onda 110÷7500 nm, ossia dall'ultravioletto nel vuoto (vacuum ultraviolet) fino all'infrarosso lontano. Grazie a questo, e alla sua durevolezza come materiale, viene usato in finestre ottiche, prismi e lenti. In questo senso è apprezzato anche per il suo indice di rifrazione basso (1,3776 a 589 nm), che lo rende utile per ricoprire lenti con sottili strati antiriflesso, e per la sua bassa dispersione ottica, cosa quest'ultima che consente di limitare notevolmente l'aberrazione cromatica nelle lenti.
Il cristallo di fluoruro di magnesio, che è duro e resistente, si lucida bene ma, essendo leggermente birifrangente (per via della struttura tetragonale del cristallo stesso), si deve fare attenzione a tagliarlo in modo che il suo asse ottico sia perpendicolare al piano della finestra o della lente.