ПОЛИТЕРМА РАСТВОРИМОСТИ СИСТЕМЫ ТЕТРАКАРБАМИДОХЛОРАТА КАЛЬЦИЯ – МОНОХЛОРАТА МОНОЭТАНОЛАМИНА – ВОДЫ

АННОТАЦИЯ

Исследована растворимость компонентов в системе Сa(ClO₃)₂·4CO(NH₂)₂-HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH-Н₂О визуально-политермическим методом. Система изучена с помощью  внутренних разрезов, на основе которых построена политермическая диаграмма растворимости системы. Поверхность ликвидуса политермической диаграммы растворимости системы разделяется на поля кристаллизации льда,  тетракарбамидохлората кальция и монохлорацетат моноэтаноламмония.

Изучена зависимость изменения физико-химических свойств растворов от состава компонентов системы [60%Ca(CIO₂)₃·4CO(NH₂)₂+40%H₂O]- HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH методом растворимости, плотности и вязкости. Построена диаграмма «состав-свойства» данной системы. Полученные данные по растворимости компонентов в изученной системе могут служить научной основой при получении нового комплексно действующего препарата на основе тетракарбамидохлората кальция и монохлорацетат моноэтаноламмония.

ABSTRACT

Solubility of the components in the Сa(ClO₃)₂·4CO(NH₂)₂-HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH-Н₂О system was investigated by visual-polythermal method. The system was studied using ten internal cuts, on which is built polytermic solubility diagram of the system. The surface of the liquidus of the polythermal solubility diagram of the system is divided into ice crystallization fields, calcium tetracarbamidochlorate and monoethanolammonium monochloroacetate.

The dependence of changes in the physicochemical properties of solutions on the composition of the components of the [60%Ca(CIO₂)₃·4CO(NH₂)₂+40%H₂O]-HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH system by solubility, density and viscosity was studied. The "composition-properties" diagram of this system is constructed. Study of the solubility diagram and rheological properties of solutions of the [60%Ca(CIO₂)₃·4CO(NH₂)₂+40%H₂O]-HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH system. The obtained data on the solubility of the components in the studied system can serve as a scientific basis for obtaining a new complex active preparation based on calcium tetracarbamidochlorate and monoethanolammonium monochloroacetate.

Ключевые слова: политерма, растворимость, поля кристаллизации, тетракарбамидохлорат кальция, монохлорацетат моноэтаноламмония, дефолианты.

Keywords: polytherm, solubility, area of crystallization, calcium tetracarbamidochlorate, monoethanolammonium monochloroacetate, defoliants.

Введение

В настоящее время для получения высоких урожаев хлопчатника с хорошими качествами применяются хлорат кальцийсодержащих, мягко- и комплекснодействующих дефолиантов с физиологически активными веществами [1, 2]. Одним из наиболее перспективных, агрохимических и экономически целесообразных способов повышения эффективности применяемых дефолиантов, увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества сельскохозяйственной продукции является совместное применение дефолиантов с этиленпродуциентами и минеральными удобрениями [3-4]. В литературе недостаточно данных, позволяющих обосновать физико-химические основы и технологию получения комплекснодействующих дефолиантов на основе хлората кальция, содержащих физиологически активные вещества и питательные элементы.

Для физико-химического обоснования процессов получения мягкодействующих дефолиантов, необходимо знание растворимости солей в системах, включающих изучаемые компоненты и взаимодействие исходных компонентов в широком интервале температур и концентраций.

Исходя из вышеизложенного, нами изучено взаимодействие компонентов в водной системе с участием дикарбамидохлората кальция и монохлорацетат натрия в широком интервале температур и концентраций визуально-политермическим методом.

Объектами исследования являются тетракарбамидохлорат кальция и монохлорацетат моноэтаноламин. Тетракарбамидохлорат кальция был получен взаимодействием плавки карбамида с хлоратом кальция при молярном соотношении компонентов 4:1 4CO(NH₂)₂:Ca(ClO₃)₂ [5]. Монохлорацетат и моноэтаноламин были взяты в отношении 1:1 моль, в водяной бане монохлорацетат постепенно добавляются в моноэтаноламин и постоянным перемешиванием получается HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH [6]. Результаты по изучению бинарной системе моноэтаноламин монохлорацетата–вода также согласуются с литературными данными [7].

Методика

Для количественного химического анализа применяли общепринятые методы аналитической химии, в частности, количество хлорат-иона определено объемным перманганатометрическим [8], кальция - объемным комплексонометрическим методами [9]. Для изучения растворимости компонентов использован визуально-политермический метод [10] Вязкость растворов измеряли с помощью вискозиметра ВПЖ, рН растворов на рН-metr FE20 METTLER TOLEDO, показатели преломления растворов с помощью цифрового рефрактометра (модель PAL-BX/RI, рефрактометр ATAGO) при температуре 20 ^оС.

Результаты и их обсуждение

Бинарная система HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH -H₂O в была изучена в интервале температур от -43.2. до 70.0 ºС. Политермическая диаграмма растворимости характеризуется наличием ветвей кристаллизации льда и монохлоруксусной кислоты натриевой соли при температуре -43.2 ^°С и концентрации 97.0% HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH и 3.0% H₂O [6-7].

Бинарная система Ca(ClO₃)₂∙4CO(NH₂)₂–H₂O характеризуется ветвями кристаллизации льда и тетракарбамидохлората кальция с точкой перехода при -18.2°С, в которой концентрация Ca(ClO₃)₂∙4CO(NH₂)₂ составляет 52.0%. Результаты хорошо согласуются с литературными данными [5].

Растворимость в системе Ca(ClO₃)₂∙4CO(NH₂)₂- HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH - H₂O изучена с помощью девять внутренних разрезов. На основе результатов изучения боковых сторон системы и внутренних разрезов построена полная политермическая диаграмма системы в интервале температур от -46.8 до 70.0 ºС (рис.1).

Рисунок 1. Диаграмма растворимости системы

Ca(ClO₃)₂∙2CO(NH₂)₂- HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH -Н₂О

На политермической диаграмме растворимости разграничены поля кристаллизации: льда, Ca(ClO₃)₂∙4CO(NH₂)₂∙2H₂O, HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH. Указанные поля сходятся в один тройных узловых точках системы, для которых определены составы равновесного раствора и соответствующие им температуры кристаллизации (табл. 1). На политермической диаграмме состояния системы нанесены изотермы растворимости при температурах -20, -10, 0, 10, 20, 30, 40 °С.

Таблица 1.

Двойные и тройные узловые точки системы Ca(ClO₃)₂∙4CO(NH₂)₂- HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH -Н₂О

С целью обоснования процесса получения эффективного дефолианта на основе тетракарбамидохлората кальция и монохлоацетат моноэтаноламин, нами были изучены растворимость и реологические свойства компонентов в системе [60%Сa(ClO₃)₂∙4CO(NH₂)₂+40%H₂O]-HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH, результаты которых приведены на рисунке 4 и табл. 2.

Рисунок 4. Зависимость изменения физико-химических свойств (, рН среды-1, плотности -2, вязкости-3, показателя преломления-5, t_кр-5,) растворов от состава компонентов в системе [60%Сa(ClO₃)₂∙CO(NH₂)₂+40%H₂O]- HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH

Результаты исследования показывают, что при добавлении монохлоацетат моноэтаноламин к 24.09 %-ному насыщенному раствору тетракарбамида хлората кальция, температура кристаллизации первоначально снижается с +16.0 ºC до +10.0 ºC.

Изучение реологических свойств показало, что в системе не образуется новых соединений. Система относится к простому эвтоническому типу, и ее компоненты сохраняют свою индивидуальность.

Таблица 2.

Физико–химические и реологические свойства системы

[60%Ca(ClO₃)₂·4CO(NH₂)₂+40%H₂O] - HOC₂H₄NH₂·ClCH₂COOH.

С увеличением концентрации монохлоацетат моноэтаноламин в системе наблюдалось увеличение плотности с 1,332 до 1,292 г/см³, вязкости с 1,854 до 3,381 мм, показателя преломления с 1.4263 до 1.4450 г и понижение pH раствора с 5.90 до 3.90 при повышении концентрации до 24.09 процента. Заметное изменение всех кривых подтверждает фазовый переход.

Выводы

Изучена растворимость компонентов в системе Сa(ClO₃)₂∙CO(NH₂)₂-CH₂ClCOOH·NH₂C₂H₄OH-Н₂О визуально-политермическим методом. Таким образом на основе полученных сведение в системе [60%Ca(ClO₃)₂+40%H₂O]-CH₂ClCOOH·NH₂C₂H₄OH по растворимости компонентов и физико-химических свойств (температура кристаллизации, плотность, вязкость, рН, преломление света) в системе не образуется новое соединение. Определено, что система относится к простому эвтоническому типу. Полученные сведения могут заслужить научным основанием для разработки технологии получения дефолианта хлопчатника нового состава.

Список литературы:

1. Умаров А.А., Кутянин Л.И. Новые дефолианты: поиск, свойства, применения. М.: Химия. 2000. -87с.
2. Тогашаров А.С., Шукуров Ж.С., Тухтаев С. Новые дефолианты на основе хлоратов и техногенных отходов хлопкоочистительных заводов / Ташкент: Навруз, 2019.
3. Изучение процесса получения жидкого дефолианта на основе хлората кальция, карбамида и этиленпродуцентов // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. Хамдамова Ш.Ш. [и др.]. 2019. № 10 (67). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/7938 
4. Teshaev F., Khaitov B. Effect of defoliants and fertilizers on yield and quality of upland cotton (Gossypium hirsutum L.) // Journal of Cotton Research and Development (CRDA). –India, 2015. -№1. рp. 57-60.
5. Хамдамова Ш.Ш., Тухтаев С. Растворимость компонентов в системах хлорат (ди-, тетракарбамидохлорат) кальция – нитрат диэтаноламмония – вода // Kompozitsion materiallar. – Тошкент, 2017. №2. С. 89-94. (02.00.00. №4
6.  Кучаров Б.Х., Лачинова Н.Х., Тухтаев С. “К вопросу получения новых дефолиантов хлопчатника”// Институт профессор – укитувчиларининг Узбекистон Республикаси мустакиллигининг 10 йиллигига багиищланган илмий-амалий конференциясининг матиаллари. Фаргона, 2001. -б.76-77.
7.  Кучаров Б.Х., Озубеков Р.А., Тухтаев С “Исследование водных систем из трикарбамидохлората натрия, моно- трихлорацетата моно-триэтаноламмония” // Вестник ОшГУ. -Ош-2001 №3- Ч.1- С.34-36.
8. Ts 00203855-43:2019. Дефолиант “УзДЕФ”. Стандарт организации. –Т.: Изд-во стандартов, 2019. -12 с.
9. А.Л. Подкорытов, [и др.]. Екатеринбург Издательство Уральского университета – 2015, 19с. http://hdl.handle.net/10995/30960
10.     Е. А. Фролова [и др.].  Журнал неорганической химии. 2021 T 66 № 4 С. 531-533 DOI: 10.31857/S0044457X21040115