базовый докторант, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Узбекистан, г. Ташкент
Растворимость в системах, включающих монокарбамидохлорат натрия, нитрат моноэтаноламина и нитрат триэтаноламина
Solubility in systems including sodium monocarbamidochlorate, monoethanolamine nitrate and triethanolamine nitrate
25.12.2020
270
Цитировать:
Растворимость в системах, включающих монокарбамидохлорат натрия, нитрат моноэтаноламина и нитрат триэтаноламина // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Сидиков А.А. [и др.]. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11138 (дата обращения: 20.04.2024).
АННОТАЦИЯ
На основе политерм растворимости бинарных систем и внутренних разрезов построена политермическая диаграмма растворимости системы NaClO3·CO(NH2)2 - NH2C2H4OH·HNO3 - H2O в интервале температур от -49.6 до 50°С. На политермической диаграмме растворимости разграничены поля кристаллизации льда, CO(NH2)2, NaClO3·CO(NH2)2, NH2C2H4OH·HNO3 и соединения состава CO(NH2)2·NH2C2H4OH·HNO3, который идентифицирован химическим и физико-химическим методами анализа.
Изучена растворимость системы NaClO3∙CO(NH2)2-N(C2H4OH)3∙HNO3-H2O от температуры полного замерзания (-44.2) до 60.0°С. Построена политермическая диаграмма растворимости, на которой разграничены поля кристаллизации льда, NaClO3∙CO(NH2)2, CO(NH2)2 и N(C2H4OH)3∙HNO3. Система относится к простому эвтоническому типу.
ABSTRACT
Based on polytherm binary systems and internal sections built polythermal solubility diagram of the system of NaClO3·CO(NH2)2-NH2C2H4OH·HNO3-H2O in the temperature range from -49,6 to 50 °C. polythermal solubility diagram of the delineated field of crystallization of ice, CO(NH2)2, NaClO3·CO(NH2)2, NH2C2H4OH·HNO3 and a compound of the CO(NH2)2·NH2C2H4OH·HNO3 composition, which is identified by chemical analysis methods.
The solubility of the NaClO3∙CO(NH2)2-N(C2H4OH)3∙HNO3-H2O system from the freezing point (-44.2) to 60.0 °C was studied. A polythermal solubility diagram was constructed, on which the crystallization fields of ice, NaClO3∙CO(NH2)2, CO(NH2)2, and N(C2H4OH)3∙HNO3, are demarcated. The system belongs to a simple eutonic type.
Ключевые слова: растворимость, система, политерма, диаграмма, концентрация, дефолианты.
Keywords: solubility, system, polytherm, diagram, concentration, defoliants.
В Узбекистане одной из важнейших отраслей сельского хозяйства является хлопководство. При химическом воздействии на хлопчатник в целях удаления листьев необходимы высокоэффективные дефолианты, обеспечивающие более 80%-ное опадение листьев хлопчатника за одну обработку при низких нормах расхода, действующие «мягко» на растения, а следовательно, не влияющие негативно на масличность семян, урожайность, качество хлопка-волокна и не засоряющие его [1, 2]. Между тем производимый в республике и применяемый дефолиант хлопчатника хлорат натрий не в полной мере удовлетворяет современным требованиям хлопководства [3, 4]. «Жесткость» его действия на растения требует создания новых эффективных, мягкодействующих на растения дефолиантов.
В этой связи особое внимание уделяется производству высокоэффективных, малотоксичных и физиологически активных дефолиантов. Существующие хлоратсодержащие дефолианты на основе хлоратов не соответствуют современным требованиям, предъявляемым к дефолиантам. Известно, что дефолиирующее действие хлоратов всегда в той или иной степени сопровождается десикационным эффектом [5, 6]. В синтезе новых эффективных дефолиантов представляет значительный интерес использование этаноламмоние соли нитрата, являющегося стимулятором роста растений. Следовательно, в результате добавления этого вещества в состав дефолианта препарат приобретает физиологическую активность [7].
Растворимость системы NaClO3·CO(NH2)2 - NH2C2H4OH·HNO3 - H2O изучена с помощью семи внутренних разрезов. На основе результатов изучения бинарных систем и внутренних разрезов построена полная политермическая диаграмма данной системы в интервале температур от -49.6 до 50°С.
На фазовой диаграмме растворимости системы NaClO3·CO(NH2)2 - NH2C2H4OH·HNO3 - H2O разграничены поля кристаллизации: льда, карбамида, монокарбамидохлората натрия, нитрата моноэтаноламмония и соединения состава CO(NH2)2·NH2C2H4OH·HNO3. Указанные поля сходятся в двух тройных узловых точках системы, для которых определены составы равновесного раствора и соответствующие им температуры кристаллизации, которые приведены в рис.1. и таблица 1.
На диаграмме растворимости системы NaClO3·CO(NH2)2 - NH2C2H4OH·HNO3 - H2O через каждые 10°С нанесены изотермы растворимости. Построены проекции политермических кривых на соответствующие боковые водные стороны системы. Из диаграммы растворимости видно (рис.1), что в исследованной системе происходит образование нового соединения состава CO(NH2)2·NH2C2H4OH·HNO3.
/Sidikov.files/image001.jpg)
Рисунок 1. Политермическая диаграмма растворимости системы NaClO3·CO(NH2)2 - HNO3·NH2C2H4OH - H2O
Таблица 1.
Двойные и тройные точки системы NaClO3·CO(NH2)2 - NH2C2H4OH·HNO3 -H2O
|
Состав жидкой фазы, % |
Темп-ра крист., °С |
Твердая фаза |
||
|
NaClO3· CO(NH2)2 |
HNO3· NH2C2H4OH |
H2O |
||
|
61.2 |
- |
38.8 |
-33.0 |
Лед + CO(NH2)2 |
|
53.6 |
9.2 |
37.2 |
-33.2 |
То же |
|
45.4 |
22.2 |
32.4 |
-34.8 |
-//- |
|
37.8 |
37.4 |
24.8 |
-38.2 |
-//- |
|
34.0 |
50.0 |
16.0 |
-42.4 |
Лед + CO(NH2)2 + CO(NH2)2·HNO3·NH2C2H4OH |
|
29.0 |
47.4 |
23.6 |
-40.0 |
Лед + CO(NH2)2·HNO3·NH2C2H4OH |
|
23.2 |
46.4 |
30.4 |
-37.6 |
То же |
|
21.4 |
46.6 |
32.0 |
-37.0 |
-//- |
|
12.5 |
52.6 |
34.9 |
-40.2 |
-//- |
|
10.0 |
60.5 |
29.5 |
-49.6 |
Лед + CO(NH2)2·HNO3·NH2C2H4OH + HNO3·NH2C2H4OH |
|
8.1 |
60.7 |
31.2 |
-48.2 |
Лед + HNO3·NH2C2H4OH |
|
- |
61.2 |
38.8 |
-38.0 |
То же |
|
11.8 |
70.5 |
17.7 |
-35.4 |
CO(NH2)2·HNO3·NH2C2H4OH + HNO3·NH2C2H4OH |
|
14.7 |
74.2 |
11.1 |
-27.4 |
То же |
|
21.2 |
79.3 |
0.5 |
-12.4 |
-//- |
|
52.0 |
48.2 |
0.2 |
26.2 |
NaClO3·CO(NH2)2 + CO(NH2)2 |
|
52.4 |
38.0 |
9.6 |
26.8 |
То же |
|
55.0 |
27.2 |
17.8 |
28.4 |
-//- |
|
58.6 |
16.8 |
24.6 |
31.0 |
-//- |
|
62.8 |
7.4 |
29.8 |
33.8 |
-//- |
|
67.4 |
- |
32.6 |
37.2 |
-//- |
Для идентифицирования нового соединения нами из предполагаемой области кристаллизации было выделено кристаллы соединения и изучены химическим и физико-химическим методами анализа. Химический анализ дал следующие результаты:
найдено масс. %: CO(NH2)2 -32.55; H2NC2H4OH -33.08; HNO3-34.37
вычислено масс. %: CO(NH2)2 -32.6; H2NC2H4OH -33.15; HNO3-34.25
Оно хорошо растворимо в воде. При -10 и 0 °С соответственно растворяется 68.2 и 77.9 %. А в органических растворителях – в ацетоне и бензоле не растворяется, а этиловом спирте хорошо растворяется.
При добавлении к азотной кислоте моноэтаноламина наблюдается взаимодействие кислоты с аминогруппами, т. е. происходит протонизация атома азота к амину и образуется комплексная соль с химической формулой [NO3-H3N+-CH2-CH2-O-H]. Данный вывод образования соединения подтверждает ИК–спектроскопический анализ. Согласно которому полосы поглощения при 2363 см-1, обусловлены валентными колебаниями NH3+ -группы. Вследствие сильной электроноакцепторной способности NH3+ -группы усиливается подвижность (активность) водорода гидроксильной группы и следовательно, могут образоваться прочные межмолекулярные водородные связи (МВС) между водородом ОН -группы и кислородом карбамида. В таблице 2, приводятся частоты волн колебаний соединений: NH2C2H4OH·HNO3 и нового соединения CO(NH2)2·NH2C2H4OH·HNO3.
Таблица 2.
ИК–спектры: NH2C2H4OH·HNO3 и нового соединения CO(NH2)2·NH2C2H4OH·HNO3
|
№ |
Наименование |
ν(NH), cм-1 |
ν(NH2), cм-1 |
ν(С=О), cм-1 |
ν(ОН), cм-1 |
νa(С-Н), cм-1 |
νs(С-Н), Cм-1 |
νa(NO3-), cм-1 |
νs(NO3-), cм-1 |
|
1 |
NH3+C2H4OHNO3- |
- |
2363 |
- |
2956 |
|
|
1300-1400 |
- |
|
2 |
CO(NH2)2· NH2C2H4OH· HNO3 |
3438
|
3464 |
1668 |
3220 |
2972 |
2903 |
1347 |
- |
Наличие МВС между вышеизложенными группами подтверждает высокочастотное смещение полосы поглощение ОН -группы нитрата моноэтаноламина на ν (ОН)≈200см-1, а также коротковолновое смещение полосы поглощения ОН -группы моноэтаноламина в конечном продукте примерно на ν (ОН)≈130см-1. Молекула карбамида образует МВС между собой и полосы поглощения С=О группы могут не изменяться при образовании МВС с другими молекулами соединения (см. табл.2., рис.2).
/Sidikov.files/image002.jpg)
Рисунок 2. ИК –спектры: 1 – нитрата моноэтаноламмония; 2 –карбамидонитратмоноэтаноламин
Система NaClO3∙CO(NH2)2-N(C2H4OH)3∙HNO3-H2O была исследована с использованием семи внутренних разрезов от -44,2 до 60 °С. На политермической диаграмме растворимости разграничены поля кристаллизации льда, NaClO3∙CO(NH2)2, CO(NH2)2 и N(C2H4OH)3∙HNO3 (рис. 3.).
/Sidikov.files/image003.png)
Рисунок 3. Политермическая диаграмма растворимости системы NaClO3·CO(NH2)2 - N(C2H4OH)3∙HNO3 - H2O
Поля кристаллизации льда и мочевины на диаграмме разграничены кривой линией, соединяющей точки A и B. В эвтектической точке системы, концентрация компонентов составляет 22.2% NaClO3∙CO(NH2)2, 69.6% N(C2H4OH)3∙HNO3 и 8.2% H2O. Лед, мочевина и нитрат триэтаноламмония триэтаноламмония. Температура кристаллизации точки С (-19,0) °С, концентрация нитрата триэтаноламмония 81,75%, а воды 18,25%. Поля мочевины и нитрата триэтаноламмония разграничена кривой линией между точками B и D. Температура кристаллизации точки D составляет (-35,6) °С, концентрация NaClO3∙CO(NH2)2 и N(C2H4OH)3∙HNO3 - 2,4% и 97,6% соответственно. Поля кристаллизации монокарбамидохлората натрия и мочевины разграничены кривой линией, соединяющей точки диаграммы E и F. Двойные и тройные точки системы NaClO3·CO(NH2)2 - N(C2H4OH)3∙HNO3 - H2O приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Двойные и тройные точки системы NaClO3·CO(NH2)2 - N(C2H4OH)3∙HNO3 - H2O
|
Состав жидкой фазы, % |
Темп-ра крист., °С |
Твердая фаза |
||
|
NaClO3· CO(NH2)2 |
N(C2H4OH)3 ∙HNO3 |
H2O |
||
|
61.2 |
- |
38.8 |
-33.0 |
Лед + CO(NH2)2 |
|
58.4 |
8.2 |
33.4 |
-33.2 |
То же |
|
55.2 |
17.8 |
27 |
-33.6 |
-//- |
|
50.0 |
29.8 |
20.2 |
-33.8 |
-//- |
|
38.2 |
49.0 |
12.8 |
-36.8 |
-//- |
|
22.2 |
69.6 |
8.2 |
-44.2 |
Лед + CO(NH2)2+ N(C2H4OH)3∙HNO3 |
|
16.0 |
73.4 |
10.6 |
-35.4 |
Лед + N(C2H4OH)3∙HNO3 |
|
8.8 |
77.8 |
13.4 |
-26.8 |
То же |
|
4.0 |
80.0 |
16 |
-21.6 |
-//- |
|
- |
81.6 |
18.4 |
-19.0 |
-//- |
|
2.4 |
97.6 |
- |
-35.6 |
CO(NH2)2+ N(C2H4OH)3∙HNO3 |
|
67.4 |
- |
32 |
37.2 |
NaClO3·CO(NH2)2 + CO(NH2)2 |
|
66.2 |
6.8 |
27 |
36.8 |
То же |
|
64.2 |
14.2 |
21.6 |
36.2 |
-//- |
|
56.4 |
34.6 |
9 |
32.2 |
-//- |
|
42.6 |
57.4 |
- |
23.6 |
-//- |
Таким образом, при изучении диаграммы растворимости системы NaClO3·CO(NH2)2 - NH2C2H4OH·HNO3 - H2O нами установлено образование нового соединения CO(NH2)2·NH2C2H4OH·HNO3, которое идентифицировано и подтверждено химическим и физико–химическими методами анализа.
Изучения растворимости системы NaClO3∙CO(NH2)2-N(C2H4OH)3∙HNO3-H2O показало что, система относится к простому эвтоническому типу. Полученные данные по растворимости компонентов в вышеуказанных системах являются научной основой для получения нового дефолианта на основе монокарбамидохлората натрия и нитрата (моно и три) этаноламмония.
Список литературы:
- Тиллаев Р., Тешаев Ф., Тошболтаев М. Дефолиация сифати -мўл ҳосил кафолати // Ўзбекистон қишлоқ хўжалиги. –Тошкент, 2014. -№8. –Б.6-7.
- Назаров Р. Ғўза баргини сунъий тўктириш. // Ўзбекистон қишлоқ хўжалиги журнали. – Тошкент, 2003. – №8. – Б 12.
- Умаров А.А., Кутянин Л.И. Новые дефолианты: поиск, свойства, применения. М.: Химия. 2000. -87с.
- Имамалиев А.И. и др. Влияние различных сроков дефолиации на
опадение листьев, качество и урожайность хлопка-сырца//Тезисы докл. Республ. Научно-производственного совещания по применению дефолиантов, десикантов и гербицидов в хлопководстве. Изд-во АН УзССР, Ташкент, 1962. - Умаров А.А., Кутянин Л.И. Новые дефолианты: поиск, свойства, применения. М.: Химия. 2000. -87с.
- Ж.С. Шукуров, А.С. Тогашаров, М.К. Аскарова, С.Тухтаев Комплекснодействующие дефолианты, обладающие физиологически активными и инсектицедными свойствами. Т.: Издательсто «Навруз», 2019. -136с.
- Хамдамова Ш.Ш., Тухтаев С. Растворимость компонентов в системах хлорат (ди-, тетракарбамидохлорат) кальция – нитрат диэтаноламмония – вода // Kompozitsion materiallar. – Тошкент, 2017. №2. С. 89-94.1
Информация об авторах
Basic doctoral student, Institute of General and Inorganic Chemistry of the AS RUz, Uzbekistan, Tashkent
д-р техн. наук, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Главный научный сотрудник, Узбекистан, г. Ташкент
Doctor of Science in Technics, Institute of General and Inorganic Chemistry of the AS RUz, Uzbekistan, Tashkent
д-р техн. наук, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Главный научный сотрудник, Узбекистан, г. Ташкент
Doctor of Science in Technics, Institute of General and Inorganic Chemistry of the, Uzbekistan, Tashkent
доктор химических наук, академик, 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