Международный
научный журнал

Растворимость компонентов в системе Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-4H2O


Solubility of component in the system Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-4H2O

Цитировать:
Растворимость компонентов в системе Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-4H2O // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Эргашев Д.А. [и др.]. 2018. № 7(52). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6141 (дата обращения: 20.09.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Визуально-политермическим методом изучена растворимость и характер твердых фаз в системе нитрат кальция-азотнокислый моноэтаноламин-вода. Изучение бинарных систем, составляющих данную сложную систему, показало, что на диаграмме системы Ca(NO3)2-H2O выявлены ветви кристаллизации: льда, четырёх-, трёх- и безводного нитрата кальция,на кривой ликвидуса диаграммы растворимости бинарной системы азотнокислый моноэтаноламин – вода выявлены ветви кристаллизации: льда и азотнокислого моноэтаноламина, на фазовой диаграмме бинарной системы Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH выявлены ветви кристаллизации HNO3∙NH2C2H4OH, Ca(NO3)2∙4H2O, Ca(NO3)2∙3H2O и Ca(NO3)2. На основе политерм бинарных систем и восьми внутренних разрезов построена фазовая диаграмма системы Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-Н2О от -29,4 до 30 0С. На диаграмме состояния системы разграничены поля кристаллизации: льда, Ca(NO3)2∙4H2O, Ca(NO3)2∙3H2O, Ca(NO3)2 и HNO3∙NH2C2H4OH. Эвтектическая точка системы соответствует составу 21,2% нитрата кальция, 63,0% азотнокислого моноэтаноламина и 15,8% воды при температуре -29,4 0С. Анализ диаграммы растворимости системы показывает, что поле кристаллизации четырехводного нитрата кальция значительно больше полей кристаллизации трехводного и безводного нитратов кальция это свидетельствует о малой растворимости его относительно последних. На диаграмме наименьшее поле кристаллизации принадлежит трехводному нитрату кальция. В изученной системе не происходит образования новых соединений, она относится к простому эвтоническому типу. То есть компоненты данной системы сохраняют свою индивидуальность, а следовательно и свою физиологическую активность.

ABSTRACT

Solubility and behaviour of solid phase in the system calcium nitrate-monoethanolamine nitric acid-water have been studied by visual – polythermic mean. Investigation of binary system constituting that complex system shows that on diagram of system Ca(NO3)2-H2O are revealed the following crystallization branches: ice, four, three, and anhydrous calcium nitrate on curve liquidus of solubility diagram of Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH binary system are revealed crystallization branches such as HNO3∙NH2C2H4OH, Ca(NO3)2∙4H2O, Ca(NO3)2∙3H2O и Ca(NO3)2. On the basis of the binary system polytherm and eight slits phase diagram Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-Н2О from -29.4 to 30 °С was plotted. On the diagram of system condition crystallization area of ice, Ca(NO3)2∙4H2O, Ca(NO3)2∙3H2O, Ca(NO3)2 and HNO3∙NH2C2H4OH was delimited. Whereas, eutectic point of the system corresponds to 21.2% of calcium nitrate, 63.0% of monoethanolamine nitric acid and 15.8% of water at -29.4°С. As analyses of solubility system diagram represents that crystallization area of quadruple- water calcium nitrate is more than crystallization area triple and anhydrous calcium nitrate it is reported that on low solubility of it in relative latter. In addition, on the diagram the least crystallization area belongs to triple-hydrous calcium nitrate. In the explored system formation of novel systems is not occurred namely it is evtonic type. Since components of this system keep their individuality, therefore and their physiological activity.

 

Ключевые слова: минеральные удобрения, физиологически активные вещества, растворимость, политермическая диаграмма, фазовая диаграмма. ветви кристаллизации, нитрат кальция, азотнокислый моноэтаноламин.

Keywords: mineral fertilizer, physiological active substances, solubility, polythermic diagram, phase diagram, crystallization branches, calcium nitrate, monoethanolamine nitric acid.

 

Известно, что высокие урожаи сельскохозяйственных культур возможны при условии обеспечения их полноценным и достаточным питанием. Растениям для жизни и развития требуются свет, тепло, вода и питательные веществе. Потребность сельскохозяйственных растений в питательных веществах (элементах) зависит от вида растений и формы, в которой находятся эти вещества.

В состав растений входит свыше 70 химических элементов. Установлено, что только 16 из них абсолютно необходимы для их жизнедеятельности: углерод, кислород, водород, азот, называемые органогенами; фосфор, калий, кальций, магний и сера-зольными элементами и наконец, бор, молибден, медь, цинк и кобальт – микроэлементами, а также железо и марганец. Замена одного элемента другим невозможна, так как каждый выполняет свою функцию в растении.

Наибольшее значение после углерода, кислорода и водорода среди элементов, обеспечивающих растения питанием, имеют три элемента – азот, фосфор и калий. Удобрения, содержащие эти элементы, являются основными минеральными удобрениями в сельском хозяйстве.

Азот является важнейшим элементом для развития растений, в частности для образования белковых вещества. Азот входит в состав хлорофилла и, следовательно, принимает участие в фотосинтезе, а также ферментов – катализаторов жизненных процессов в организме растений и животных. В почву азот поступает в аммиачной, амидной и в нитратной формах; эффективность этих форм азота зависит от биологических особенностей растений и содержания в них углеводов.

При недостатке азота в почве ослабляется кущение злаков и цветение плодовых и ягодных культур, уменьшается содержание белка и снижается урожайность. Создание благоприятных условий питания растений азотом обеспечивает достижение высокой урожайности сельскохозяйственных культур.

Кальций участвует в углеводном и белковом обмене растений, оказывает положительное влияние на рост корней растений; без кальция происходит разрушение клеток корней.

Кальций необходим для нормального питания растений. Кальций широко используется для известкования кислых почв, что повышает их плодородие и обеспечивает высокие урожаи.

Нитрат кальция является одним из минеральных удобрений, содержащий в своём составе оба эти необходимые элементы питания, т. е. N и Ca.

Нитрат кальция является физиологическим щелочным удобрением, пригодным для всех почв и прежде всего для закисленных почв. В сельском хозяйстве применяется как азотное удобрение. Выпускают в гранулированном виде; товарный продукт должен содержать не менее 15,5% азота, кроме того, к нему добавляют в процессе производства 4-7% нитрата аммония для уменьшения гигроскопичности удобрения; содержание влаги не должно превышать 15%. Нитрат кальция вносят под все культуры. Наиболее эффективен на кислых почвах, особенно для весенней подкормки озимых [11].

Одним из перспективных, агрохимически и экономически целесообразных способов повышения эффективности минеральных удобрений, увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества сельскохозяйственной продукции является совместное применение физиологически активных веществ с основными минеральными удобрениями. Внесение физиологически активных веществ способствует повышению (КПД) эффективности вносимых минеральных удобрений.

Физиологически активные вещества – это регуляторы роста растений, способные в малых количествах вызывать различные изменения в процессе роста и развития растений. Они являются сильными биостимуляторами, т. е. повышают иммунитет, укоренение черенков, увеличивают всхожесть и ускоряют прорастание семян, снижают отрицательное воздействие неблагоприятных внешних факторов как похолодание или засуха, стимулируют образование завязей, ускоряют созревание плодов, стимулируют цветение [2,3].

В качестве стимуляторов роста растений рекомендованы водные растворы моно-, ди- и триэтиламинов с неорганическими кислотами (рН 4-8, концентрация 20-100 мг/л).

Установлено, что при взаимодействии моноэтаноламина с азотной кислотой образуется нитрат моноэтаноламина состава 1:1, который является физиологически активным веществом [4,6].

При совместном использовании физиологически активных веществ с минеральными удобрениями между ними может произойти химическое взаимодействие с образованием новых химических соединений, приводящее к переводу в неусвояемые формы основных элементов питания удобрений или вводимых добавок, могут также измениться физико-химические, товарные и другие свойства продукта.

В настоящее время в литературе недостаточно данных, позволяющих обосновать физико-химические основы и технологию получения комплексных удобрений, содержащих физиологически активные вещества.

Для физико-химического обоснования процесса получения удобрений с физиологически активными веществами необходимо, прежде всего, знание растворимости солей в системах, включающих изучаемые компоненты, и взаимодействие исходных компонентов в широком интервале температур и концентраций.

С целью теоретического обоснования процесса получения удобрения на основе нитрата кальция, содержащего ФАВ, изучено взаимное влияние компонентов в системе HNO3∙NH2C2H4OH-Ca(NO3)2-H2O в широком температурном и концентрационном интервале визуально-политермическим методом.

Для исследования в качестве исходных компонентов были использованы нитрат кальция, перекристаллизованный из водного раствора, марки «ч», азотнокислый моноэтаноламин, синтезированный на основе азотной кислоты и моноэтаноламина взятых в мольном соотношении 1:1 [7].

При изучении системы использован визуально-политермический метод исследования [9]. При количественном химическом анализе применяли общеизвестные методы аналитической химии, в частности: кальций определяли объемным комплексонометрическим методом [10]. Содержание элементного азота, углерода, водорода проводили согласно методике [1].

Бинарная система Ca(NO3)2 - H2O изучена нами в интервале температур от -28,2 до 60 0С. На диаграмме растворимости выявлены ветви кристаллизации: льда, четырех-, трех- и безводных нитратов кальция. То есть данные полученные нами хорошо согласуются с литературными [5,8].

Бинарная система HNO3∙NH2C2H4OH-H2O исследована в интервале температур от -20,1 до -2,0 0С. На её диаграмме растворимости разграничены ветви кристаллизации льда и азотнокислого моноэтаноламина. Эвтектическая точка бинарной системы соответствует 80,57% HNO3∙NH2C2H4OH и 19,43% H2O при температуре -20,1 0С.

Система HNO3∙NH2C2H4OH-Ca(NO3)2 изучена в интервале температур от -10,0 до 30 0С. На диаграмме данной системы выявлены ветви кристаллизации HNO3∙NH2C2H4OH, Ca(NO3)2∙4H2O, Ca(NO3)2∙3H2O и Ca(NO3)2 (рис. 1).

Система Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-H2O изучена с помощью восьми внутренних разрезов, из которых I-IV разрезы проведены со стороны Ca(NO3)2-H2O к вершине HNO3∙NH2C2H4OH, а V‑VIII разрезы со стороны HNO3∙NH2C2H4OH-H2O к вершине Ca(NO3)2. На основе политерм бинарных систем и внутренних разрезов построена политермическая диаграмма растворимости системы Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-H2O (рис.2).

На фазовой диаграмме состояния системы разграничены поля кристаллизации: льда, Ca(NO3)2∙4H2O, Ca(NO3)2∙3H2O, Ca(NO3)2 и HNO3∙NH2C2H4OH. Указанные поля кристаллизации сходятся в одной тройной точке системы, для которой установлен химический состав равновесного раствора и соответствующая её температура кристаллизации.

Эвтектическая точка системы соответствует составу 21,2% нитрата кальция, 63,0% нитрата моноэтаноламина и 15,8% воды при температуре -29,4 0С (таблица 1).

 

Рисунок 1. Политермическая диаграмма бинарной системы HNO3∙NH2C2H4OH-Ca(NO3)2

 

Рисунок 2. Политермическая диаграмма растворимости системы Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-H2O

 

Таблица 1.

Двойные и тройные точки системы Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-H2O

Состав жидкой фазы, масс.%

Температура кристалл., 0С

Твердая фаза

Ca(NO3)2

HNO3NH2C2H4OH

H2O

-

80,57

19,43

-20,1

Лед+HNO3∙NH2C2H4OH

2,2

79,5

16,5

-22,0

-//-

7,2

76,0

16,8

-24,6

-//-

14,8

70,0

15,2

-28,2

-//-

21,2

63,0

15,8

-29,4

Лед+HNO3∙NH2C2H4OH+ Ca(NO3)2∙4Н2О

22,0

64,8

13,2

-23,4

HNO3∙NH2C2H4OH+ Ca(NO3)2∙4Н2О

28,0

72,0

-

-10,0

-//-

24,8

60,0

15,2

-27,3

Лед+Ca(NO3)2∙4Н2О

41,0

40,0

19,0

-22,8

Лед+Ca(NO3)2∙4Н2О

52,0

24,0

44,0

-21,5

-//-

58,0

12,4

29,6

-21,6

-//-

61,4

4,0

34,6

-24,8

-//-

62,55

-

37,45

-28,2

Лед+Ca(NO3)2∙4Н2О

78,0

22,0

-

20,8

Ca(NO3)2∙4Н2О+ Ca(NO3)2∙3Н2О

75,5

17,3

7,2

10,6

-//-

73,5

13,5

13,0

5,8

-//-

72,0

8,5

19,5

1,4

-//-

71,5

3,2

25,3

-0,9

-//-

72,0

-

28,0

-1,6

-//-

84,0

16,0

-

30,0

Ca(NO3)2∙3Н2О+ Ca(NO3)2

80,0

14,0

6,0

22,0

-//-

77,0

11,8

11,2

13,7

-//-

74,9

7,8

17,3

7,2

-//-

75,0

2,8

22,2

4,8

-//-

75,6

-

24,4

4,0

Ca(NO3)2∙3Н2О+ Ca(NO3)2

 

Для установления составов и температуры кристаллизации узловых тройных точек, а также характеристика крутизны поверхности полей кристаллизации построены проекции политермических кривых растворимости на соответствующие боковые стороны системы.

Из диаграммы растворимости данной системы следует, что она относится к простому эвфоническому типу. Компоненты системы в изученном температурном и концентрационном интервале сохраняют свою индивидуальность, а следовательно, и физиологическую активность. Результаты свидетельствуют, о возможности совместного использования нитрата моноэтаноламина с нитратом кальция для получения удобрения, обладающего физиологической активностью.

Заключение. Таким образом, изучение взаимного влияния компонентов в системе Ca(NO3)2-HNO3∙NH2C2H4OH-Н2О показало, что она относится к простому эвфоническому типу. Компоненты системы в изученном температурном и концентрационном интервале сохраняют свою индивидуальность, а следовательно, и физиологическую активность. Результаты свидетельствуют, о возможности совместного использования азотнокислого моноэтаноламина с нитратом кальция для получения удобрения, обладающего физиологической активностью.

 

Список литературы:
1. Климова В.А. Основные микрометоды анализа органических соединений. М.: Химия, 1975. – 224 с.
2. Муромцев Р.С. и др. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений, М., 1987.
3. Никелл Л.Дж., Регуляторы роста растений. Применение в сельском хозяйстве, пер. с. англ., М., 1984.
4. Нарходжаев А.Х., Адилова М.Ш., Исакова Д., Тухтаев С. Научные основы синтеза стимуляторов роста растений из невозвратных отходов первичной обработки хлопка-сырца //Материалы Международной научно-практической конференции «Научные и практические основы повышения плодородия почв». Ташкент, 2007. ч. I. С. 353-355.
5. Позин М.Е. Технология минеральных солей (ч.II). - Л.: Химия, 1974. - 768 с.
6. Саибова М.Т. Применение этаноламинов в сельском хозяйстве // Узбекский химический журнал. 1983. № 1. С. 58-64.
7. Саибова М.Т. Комплекс азотных и азотнофосфорных удобрений с физиологически активными веществами // Дис…докт.хим.наук. Ташкент, 1989. – 351 с.
8. Спрaвочник по растворимости // Отв. Ред. В.В. Кафаров. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1961, т. I, кн. I.- 960 с.
9. Трунин А.С., Петрова Д.Г. Визуально-политермический метод. Куйбышев: Куйбышевский политехн. Ин-ститут, 1977. - 94 с.
10. Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. –М.: Химия, 1970. – 360 с.

 

Информация об авторах:

Эргашев Дилмурод Адилжонович Ergashev Dilmurod

младший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77-а;

Junior researcher of Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Tashkent, Mirzo Ulugbek str., 77-а;


Аскарова Мамура Камиловна Askarova Mamura

кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77-а;

Doctor of Chemical Sciences, academician, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Tashkent, Mirzo Ulugbek str., 77-а


Эшпулатова Матлуба Боймурадовна Matluba Eshpolatova

младший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77-а

Junior researcher of the Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Tashkent, 77-а Mirzo Uiugbek str


Исабаев Зикрилла Zikrilla Isabaev

канд. хим. наук, ст. науч. сотр. Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77-а

PhD in chemistry, senior researcher Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 77-а Mirzo Uiugbek str. 100170, Tashkent, Uzbekistan 


Исабаев Даврон Зикриллаевич Davron Isabaev

мл. науч. сотр. Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77-а

Junior researcher of the Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 77-а Mirzo Uiugbek str. 100170, Tashkent, Uzbekistan


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5122

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66236 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в: 

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

 

OpenAirediscovery

CiteFactor

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.