Исследование и ИК-спектральный анализ синтеза нитрата гуанидина на основе нитрата аммония и мочевины

DOI: 10.32743/UniTech.2021.84.3-3.87-89

АННОТАЦИЯ

В статье описан процесс получения нитрата гуанидина. Рассмотрены перспективы использования нитрата гуанидина в сельском хозяйстве.

ABSTRACT

The article describes the process of obtaining guanidine nitrate. The prospects for the use of guanidine nitrate in agriculture are considered.

Ключевые слова: Нитрат гуанидина, нитрат аммония, минеральные удобрения, пестициды, азотные удобрения, аммиак.

Keywords: Guanidine nitrate, ammonium nitrate, mineral fertilizers, pesticides, nitrogen fertilizers, ammonia.

Введение: На сегодняшний день необходимо обеспечить быстрое развитие агропромышленного комплекса. Поднять сельское хозяйство до агропромышленного уровня можно за счет увеличения объемов производства и повышения качества в этой сфере. Для этого требуется не только увеличение количества продукции, но и комплексная интенсификация [1]. По мере того, как население мира быстро росло, росла и потребность увеличения продовольствия.  Проблема совместной продовольственной безопасности также становится более сложной с каждым годом. Особенно остро эти проблемы стоят в изготовлении пищевых продуктов. Сложно в странах, где нет роста производственных мощностей. Деградация окружающей среды все еще продолжается, непредсказуемые последствия изменения климата, частые засухи, нехватка воды, включая и орошение, истощение грунтовых вод, мелиорация земель, недостаточные инвестиции для восстановления производительности усугубляют эту проблему [2].

Необходимо создавать сегодня благоприятные условия для здоровья населения во всем мире. Важно использование ресурсов, создание и поддержание экологического баланса, социально-экономическое развитие, локализация каждого региона в повышении эффективности и устойчивости, увеличить использование сырья и возобновляемых природных богатств. Ресурсы развитых стран потребляют основную массу. Развиваются товары и услуги в этих странах. Общий объем производства удваивается в среднем каждые 15 лет. В результате атмосфера, водоемы и почва на этих территориях, соответственно количество загрязняющих отходов также увеличивается вдвое. Добавление в почву минеральных удобрений и пестицидов в больших количествах и при постоянном использовании химикатов, ухудшает состояние окружающей среды. Это экологические проблемы, которые представляют серьезную угрозу для здоровья населения. Роль страны состоит в развитии различных экономических отношений и механизма действия экономических законов продовольственной безопасности, аграрной политики [3].

Удобрения широко используются в сельском хозяйстве. Разработка новых видов удобрений, разработка новых методов получения существующих - одна из основных проблем современной науки. Гуанидин и некоторые его производные широко используются в качестве азотных удобрений.

Экспериментальная часть: В круглодонную колбу объемом 1 л, смешивая, засыпают 150 г мочевины (2,5 моль) (производство предприятии АО "НАВОИАЗОТ"  Республики Узбекистан) и 440 г нитрата аммония (5,5 моль) (производство предприятии АО "НАВОИАЗОТ"  Республики Узбекистан). Колбу помещают в масляную баню, нагретую до 110–140 °C, затем температуру бани повышают до 160 ° C и выдерживают при этой температуре в течение 3 часов. В течение первого часа кристаллы растворяются и превращаются в прозрачную жидкость, после чего вся масса затвердевает [4]. После нагревания в течение 3 часов масляную баню убирают, продукт охлаждают и полученную массу растворяют на кипящей водяной бане. Белый аморфный нерастворимый осадок аммелина и аммелида из раствора удаляется через вакуум-фильтр. Фильтрат содержит небольшое количество нитрата аммония вместе с нитратом гуанидина и очень небольшое количество нитрата мочевины и бигуанидина [5]. Фильтрат разбавляют 1,8 л воды, упаривают до 1/2 полученного раствора, и при охлаждении кристаллизованный нитрат гуанидина начинает оседать на дно раствора. Вторая часть кристаллов образуется повторным растворением фильтрата в 0,8 л воды и выпариванием до 250 мл [6]. Общий выход влажного нитрата гуанидина составляет 520-560 г (85-92% от теоретического). Разбавляют фильтрат в 1,5 литрах горячей воды, как и раньше, затем вновь начинают образовываться кристаллы при охлаждении. Когда фильтрат снова растворяется в 0,8 л воды и выпаривается до 250 мл, начинают образовываться кристаллы, раствор оставляют в емкости при комнатной температуре на сутки в закрытой колбе и фильтруют через вакуум-фильтр. Нитрат гуанидина начинает кристаллизоваться вскоре после понижения температуры. Затем его фильтруют и сушат. 

Таблица.

Растворители нитрата гуанидина

Проверяли растворимость нитрата гуанидина в различных   растворителях. Частично он растворился в спирте, но в воде растворяется лучше.

Рисунок. ИК-спектр

На ИК-спектре видно, что колебания в области 3100-3400 см^-1     соответствуют NH₂, NH и HNO₃ группам. Осциллирующие линии вовлеченных групп NH₂, NH и HNO₃ указывают на наличие различных водородных связей. Спектральные линии в области 1642 см^-1 соответствуют колебаниям группы -C=N-, линии в области 1537 см^-1 соответствуют колебаниям группы NH₂, а линии в области 1304 см^-1 соответствуют деформационным колебаниям группы O-NO₂.

Вывод:

Нитрат аммония получается с 10% -ным избытком, потому что дигуанид мононитрата, образующийся в качестве промежуточного продукта, имеет сильные щелочные свойства и поэтому может реагировать с непрореагировавшим нитратом аммония. Избыток нитрата аммония можно легко отделить от нитрата гуанидина перекристаллизацией из воды. Когда расплавленная масса нагревается до 160 °C, ее температура начинает подниматься выше температуры ванны и обычно достигает 200 ° C в течение 5-6 минут. Нет необходимости перемешивать массу в течение всей реакции, что особенно важно, пока смесь еще не полностью растворилась, поскольку температура может подняться даже выше, чем при перемешивании. Твердая масса очень медленно погружается в раствор, и требуется некоторое время для насыщения каждой части воды и ее отделения.

Нитрат гуанидина получен в результате реакции мочевины с нитратом аммония. Изменение аминогрупп подтверждается получением ИК-спектров полученного соединения.

Изучено влияние растворителей на синтезированный нитрат гуанидина. А также был определен лучший растворитель из нескольких растворителей.

Список литературы:

1. О xоде и результатах реализации в 2009 году Государственной программы развития сельской экономики и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продуктов питания на 2008-2012 гг.: национальный отчет. Москва, 2010 // http://www.mcx.ru (данные обращения 25.04.2010).
2. Абдуганиев А., Абдуганиев А.А. Аграрная политика и продовольственная безопасность (учебник) - Т.: ТГУ, 2004. - 304 с.
3. Саидова Д.Н., Рустамова И.Б., Турсунов Ш.А. ―Аграрная политика и питание безопасности. Справочник по обучению. Т.: ―Академия наук УзР Главное Издательство «Библиотека», 2016. - 6 с.
4. Ганголли С. Словарь веществ и их эффектов. - 2-е изд., Т. 4, EJ. - РКК, 1999. - с. 534
5. Неорганические синтезы. - Т. 1. - Нью-Йорк и Лондон, 1939. - с. 94-99
6. Некрасов Б.В. Основы общей химии. - Т.1. - М.: Химия, 1973. - с. 525