ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНЫХ СИСТЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИХ 2-ХЛОРЭТИЛФОСФОНОВУЮ КИСЛОТУ И АММИАКА

PHYSICO-CHEMICAL STUDY OF WATER SYSTEMS INCLUDING 2-CHLOROETHYLPHOSPHONIC ACID AND AMMONIA
Цитировать:
Абдурахманов У.К. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНЫХ СИСТЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИХ 2-ХЛОРЭТИЛФОСФОНОВУЮ КИСЛОТУ И АММИАКА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 12(90). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/12712 (дата обращения: 16.08.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Визуально политермическим методом изучена растворимость в системе 2-хлорэтилфосфоновая кислота – аммиак – вода от –50,8 °С до 50 °С и на основе политерм растворимости бинарных систем и внутренних разрезов построена политермическая диаграмма системы. На политермической диаграмме растворимости разграничены поля кристаллизации льда, 2-хлорэтилфосфоновой кислоты и соединений ClCН22РO(OH)2•NH3, ClCН22РO(OH)2•2NH3.

ABSTRACT

The solubility in the system was studied visually by the polythermal method. 2-chloroethylphosphonic acid – ammonia – water from -50.8 °C to 50 °C and a polythermal diagram of the system was constructed based on the solubility polytherms of binary systems and internal sections. On the polythermal solubility diagram, the fields of crystallization of ice, 2-chloroethylphosphonic acid and compounds ClCН22РO(OH)2•NH3, ClCН22РO(OH)2•2NH3 are distinguished.

 

Ключевые слова: аммиак, 2-хлорэтилфосфоновая кислота, политерма растворимости, 2-хлорэтилфосфонат аммония, 2-хлорэтилфосфонат диаммония.

Keywords: ammonia, 2-chloroethylphosphonic acid, solubility polytherm, 2-chloroethylphosphonate of ammonium, 2-chloroethylphosphonate of diammonium.

 

Предуборочное удаление листьев заметно ускоряет созревание коробочек хлопчатника. Поэтому дефолиация – важное агротехническое мероприятие, способствующее повышению сбора урожая хлопка-сырца [1].

Одним из важнейших показателей дефолиантов, обуславливающих широкое практическое применение, является их экологическая безопасность. Для создания новых малотоксичных дефолиантов, отличающихся высокой эффективностью, необходимо дешевое и недефицитное сырье [2].

Целью настоящей работы является получение различных соединений на основе 2-хлорэтилфосфоновой кислоты, возникающие при синтезе новых дефолиантов.

Для характеристики поведения исходных компонентов при их совместном присутствии в широком концентрационном и температурном интервале изучена система 2-хлорэтилфосфоновая кислота – аммиак – вода.

Система аммиак – вода, являющаяся составляющей частью изучаемой системы, была объектом исследований ряда авторов [3; 5; 6].

Данные, полученные нами, хорошо согласуются с литературными. На диаграмме плавкости системы ClCН22РO(OH)2-NH3 выявлены линии ликвидуса 2-хлорэтилфосфоновой кислоты и два новых соединения: ClCН22РO(OH)2• NH3, ClCН22РO(OH)2•2NH3.

Для системы ClCН22РO(OH)2-NH32О изучено семь внутренних разрезов (рис. 1). По данным политерм бинарных систем и внутренних разрезов построена политермическая диаграмма растворимости системы 2-хлорэтилфосфоновая кислота – аммиак – вода от температуры полного замерзания системы (–50,8 °С) до 50 °С, на которой разграничены поля кристаллизации льда, 2-хлорэтилфосфоновой кислоты и соединений ClCН22РO(OH)2•NH3, ClCН22РO(OH)2•2NH3. Установлены две тройные точки системы, для которых определены температуры кристаллизации и составы равновесного раствора (табл. 1).

 

Рисунок 1. Политерма растворимости системы 2-хлорэтилфосфоновая кислота – аммиак – вода

 

На политермической диаграмме растворимости внутри полей кристаллизации через каждые 10 °С нанесены изотермы растворимости. Построены проекции политермических кривых растворимости на стороны 2-хлорэтилфосфоновая кислота – вода и аммиак – вода.

Как видно из приведенных данных, в изученной системе образуются новые фазы ClCН22РO(OH)2•NH3, ClCН22РO(OH)2•2NH3, которые выделены в кристаллическом виде и идентифицированы химическим, рентгенофазовым, дериватографическим и ИК-спектроскопическим методами анализа.

 Таблица 1.

Двойные и тройные узловые точки системы 2-хлорэтилфосфоновая кислота – аммиак – вода

Состав жидкой фазы, масс.%

Температура кристаллизации, °С

Твердая фаза

ClCН2CН2РO(OH)2

NH3

Н2О

50,4

49,6

–46,0

Лед + ClCН22РO(OH)2

48,6

0,7

50,7

–46,4

То же

40,2

4,1

55,7

–48,0

То же

80,0

5,0

15,0

–26,0

ClCН22РO(OH)2 + ClCН22РO(OH)2•NH3

57,8

5,6

36,6

–36,4

То же

45,4

6,0

48,6

–41,5

То же

37,2

6,4

56,4

–47,2

То же

34,0

6,7

59,3

–50,8

Лед + ClCН22РO(OH)2 + ClCН22РO(OH)2•NH3

30,0

7,7

62,3

–49,6

Лед + ClCН22РO(OH)2•NH3

25,6

9,6

64,8

–49,4

Лед + ClCН22РO(OH)2•NH3+ ClCН22РO(OH)2•2NH3

30,0

10,0

60,0

–47,0

ClCН22РO(OH)2•NH3+ ClCН22РO(OH)2•2NH3

41,6

11,1

47,3

–36,8

То же

51,2

12,2

36,6

–23,6

То же

22,1

11,2

66,7

–28,4

Лед + ClCН22РO(OH)2•2NH3

8,8

16,0

75,2

–27,8

То же

 

Химический анализ фазы, выделенной из предполагаемой области кристаллизации ClCН22РO(OH)2•NH3, дал следующие результаты:

найдено, масс.%; С – 14,31; Н – 5,93; N – 8,48; Cl – 22,13; P2O5 – 43,11. вычислено масс.%: С – 14,86; Н – 5,57; N – 8,67; Cl – 21,98; P2O5 – 43,96; а для ClCН22РO(OH)2•2NH3:

найдено, масс.%: С –13,10; Н – 7,21; N – 15,33; Cl – 20,18; P2O5 – 39,18. вычислено, масс.%: С – 13,45; Н – 6,72; N – 15,69; Cl – 19,89; P2O5 – 39,78.

Образование моно- и диаммоний-2-хлорэтилфосфонатов подтверждается данными рентгенофазового анализа, согласно которому они имеют индивидуальные кристаллические решетки, которые не характерны для исходных компонентов (рис. 2).

 

Рисунок 2. Рентгенограммы:

1 – ClCН2CН2РO(OH)2NH3; 2 – ClCН2CН2РO(OH)2NH3

 

Характерными температурными эффектами на кривых нагревания аммонийных солей 2-хлорэтилфосфоновой кислоты являются эффекты плавления и разложения. ClCН22РO(OH)2•NH3 плавится при 140 °С. При 260 °С происходит его разложение с удалением 41,3% вещества. Эндотермический эффект, наблюдаемый при 356 °С, соответствует удалению 10,7% вещества. Дальнейшее разложение 2-хлорэтилфосфоната аммония не характеризуется ярко выраженными температурными эффектами. Общая потеря массы при нагревании соединения до 600 °С составляет 77,3%.

Аналогический характер представляют кривые нагревания ClCН22РO(OH)2•2NH3. На дериватограмме его температуре плавления соответствует эндотермический эффект при 132 °С. Последующие термоэффекты, наблюдаемые при 252 и 282 °С, отвечают разложению его с удалением соответственно 12–20% вещества. При нагревании до 600 °С потеря массы по ТГ дериватограммы составляет 62,0%.

Характерные полосы поглощения nа и nаs колебания N-H связей свободного аммиака обычно наблюдаются в области частот 3336 и 3414 см–1 [4].

В ИК-спектре ClCН22РO(OH)2•NH3, ClCН22РO(OH)2•2NH3 эти полосы исчезают и появляются новые полосы поглощения в области частот 3310–3000 см–1, обусловленные валентными колебаниями NH4+ группы (рис. 3). В соединениях симметричные и асимметричные валентные колебания РO(OH)2 группы смещаются в низкочастотную область соответственно на 15–50 и 15–20 см–1 по сравнению со свободной молекулой 2-хлорэтилфосфоновой кислоты. Кроме того, в спектре ClCН22РO(OH)2•NH3 в области валентных симметричных колебаний ns (РO(OH)2) наблюдаются две полосы при 955–920 см–1, указывая на неравноценность двух гидроксильных групп.

 

Рисунок 3. ИК-спектры:

1 – ClCН2CН2РO(OH)2NH3; 2 – ClCН2CН2РO(OH)2•2NH3

Полученные данные показывают, что в рассматриваемых соединениях связь между аммиаком и 2-хлорэтилфосфоновой кислотой осуществляется за счет ионной связи в результате образования аммонийных солей.

В результате взаимодействия аммиака с 2-хлорэтилфосфоновой кислотой в водной среде образуется 2-хлорэтилфосфонат аммония и диаммония, для которых определены области кристаллизации, температурные и концентрационные пределы существования. Из них 2-хлорэтилфосфонат аммония предложен в качестве дефолианта хлопчатника.

Определены дефолиирующие активности, оптимальные нормы расхода на единицу посевов площади и разработан способ получения на основе диаграмм растворимости.

 

Список литературы:

  1. Абдурахманов У.К. Синтез дефолиантов на основе карбамида, тиокарбамида, аммиака, 2-хлорэтилфосфоновой, фосфорной, моно- и трихлоруксусных кислот: Автореф. дис. … канд. хим. наук. – Ташкент, 1991. – 21 с.
  2. Абдурахманов У.К. Физико-химическое изучение процесса образования 2-хлорэтилфосфоната мочевины // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. – 2021. – № 5 (83) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11633.
  3. Абдурахманов У.К., Холбоев Ю.Х. Фазовые равновесия в водных системах из трихлорацетата и тиомочевины // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. – 2020. – № 9 (75) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/10683.
  4. Атлас ИК-спектров фосфорорганических соединений. – М. : Наука, 1977. –С. 85.
  5. Киргинцев А.Н., Трушникова Л.Н., Лаврентьева В.Г. Растворимость неорганических веществ в воде. – Л. : Химия, 1972. – 248 с.
  6. Справочник по растворимости / отв. ред. В.В. Кафаров. – М. – Л. : АН СССР, 1961. – Т. I. – Кн. I. – 960 с.
Информация об авторах

канд. хим. наук, доц. кафедры медицинской химии, Андижанский Государственный медицинский институт, Узбекистан, г. Андижан

Kandidat of Chemical Sciences, Andijan State Medical Institute, Uzbekistan, Andijan

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top