ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ И АЗОТСОДЕРЖАЩИХ АНТИСЕПТИКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ НА ОСНОВЕ ТЕТРАСУЛЬФИДА НАТРИЯ

INVESTIGATION OF PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF SULFUR- AND NITROGEN-CONTAINING ANTISEPTICS OBTAINED ON THE BASIS OF SODIUM TETRASULFIDE
Цитировать:
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ И АЗОТСОДЕРЖАЩИХ АНТИСЕПТИКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ НА ОСНОВЕ ТЕТРАСУЛЬФИДА НАТРИЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Холбоева А.И. [и др.]. 2022. 9(102). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14256 (дата обращения: 08.12.2022).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniTech.2022.102.9.14256

 

АННОТАЦИЯ

При производстве водорастворимого олигомера антипирен-антисептика РО-1, содержащего азот, серу, тетрасульфид натрия: окись цинка: аммофос: уротропин в соотношении 0,5:0,25:1:0,25, выход реакции составляет 86%, а количество уротропина увеличивается, показано, что растворимость вещества в воде снижается.

ABSTRACT

In the production of a water-soluble oligomer of flame retardant-antiseptic RO-1 containing nitrogen, sulfur, sodium tetrasulfide: zinc oxide: ammophos: urotropine in a ratio of 0.5: 0.25: 1: 0.25, the reaction yield is 86%, and the amount of urotropine increases, it is shown that the solubility of the substance in water decreases.

 

Ключевые слова: сера, тетрасульфид натрия, древесные материалы, сульфат аммония, меламин, уротропин, аммофос, оксид цинка, растворимость.

Keywords: Sulfur, sodium tetrasulfide, wood materials, ammonium sulfate, melamine, urotropine, ammophos, zinc oxide, solubility.

 

Процессы взаимодействия серы с органическими вяжущими могут протекать по ионному и радикальному механизмам в результате разложения серы при высоких температурах. В первом случае, когда кольцо разомкнется, на атоме серы могут остаться электронные пары, и в результате на другом конце образовавшейся цепи образуется недостаток электронов. Во втором случае, каждый атом серы может присоединять один электрон [1].

В результате серосодержащих реакций происходит уменьшение количества органических смол и увеличение дисперсной фазы высокомолекулярных соединений, важно повысить роль стенок коагуляции в формировании свойств нефти. В результате взаимодействия серы с нефтью получается сероводород, а затем образуются различные серосодержащие органические соединения (в первую очередь меркаптаны, с последующим их разложением и превращением в сульфиды) [2, с. 7].

Элементарная сера реагирует с органическими соединениями с образованием различных элементарных органических соединений [3, с. 157]. В ряде литературы приводятся реакции с органическими веществами в присутствии серы, которые могут образовывать серосодержащие органические соединения, формируя активный реакционный процесс в нескольких направлениях одновременно [4, с. 10].

Сегодня возрастает спрос на современные строительные материалы на основе древесины и поиск эффективных средств ее защиты от избыточной влаги относится к основным факторам, определяющим долговечность деревянных конструкций. Композиционные соединения на основе серы относятся к особым видам строительных материалов, в производстве которых сырьем является сера техническая (деревянные строительные материалы, обработанные композитами на основе серы, устойчивы к внешним воздействиям, химическим веществам, и эти материалы могут использоваться в качестве биозащитных добавок против термитов).

Исходя из этих вопросов, новые органические соединения и композиты на основе серы, которые мы предлагаем в качестве защитных добавок для деревянных строительных материалов, получены из местного и вторичного сырья и обладают экологической и экономической эффективностью.

S-электронные сульфиды соединений серы имеют смешанные ионно-ковалентные химические связи: они образуют ковалентные связи между атомами серы и ионные связи между металлом и атомами серы. По мере снижения потенциала ионизации этих металлов увеличивается способность атомов серы образовывать друг с другом ковалентно связанные группы. В результате повышается способность металлов образовывать большое количество полисульфидных фаз.

Так, натрий (потенциал ионизации I1 = 5,14 эВ) образует следующие сульфиды: Nа2S, Nа4S2, Nа2S2, Nа4S5, Nа2S3, Nа4S7, Nа2S4, Nа4S9, Nа2S5; другие вещества этого типа обладают относительно высоким потенциалом ионизации.

Исходя из приведенных выше сведений, для синтеза органических соединений, содержащих азот и серу на основе тетрасульфида натрия, в первый химический стакан вместимостью 250 мл помещают 100 мл насыщенного раствора гидроксида натрия и повышают температуру до 90-95°С и медленно перемешивают в течение 30 минут 20 г молотой серы. Затем реакцию продолжают в течение 1 часа и полученный раствор фильтруют. Итак, для получения органических соединений на основе азота и серы мы синтезировали первый тетрасульфид натрия всего за 1,5 часа.

Сложность этих процессов зависит от концентрации и соотношения веществ в химической реакции, а также от природы катионов. Реакционные процессы серы с гидроксидами кальция и натрия представлены в реакциях на овцах.

 

В нашей второй реакции 25 г раствора аммофоса в воде, 5 г оксида цинка помещали в химический стакан на 250 мл и перемешивали в течение 1 часа при температуре 90-100°С до получения однородной дисперсии. К полученной массе при постоянном перемешивании медленно добавляли 2 г уротропина, затем 10 г тетрасульфида натрия. Смесь перемешивали в течение 2 часов, пока рН смеси не стал 7,5-8.

Полученные олигомеры имеют следующую общую формулу.

Данные по выходу продукта на рис. 1 показывают, что зависимость от времени и температуры колеблется от 60% до 86% в зависимости от соотношения используемых исходных материалов.

 

Рисунок 1. Зависимость от времени выхода синтеза органических соединений, содержащих азот и серу, на основе тетрасульфида натрия

 

В ходе реакции анализировали в основном три различных соотношения: тетрасульфид натрия: оксид цинка: аммофос: уротропин 1). 0,5:0,25:1:0,25 (выход реакции 86%), 2). 1:0,25:0,5:0,25 (выход реакции 74%), 3). 1:0,5:1:0,25 (выход реакции 60%). Анализируя рисунок 1, мы можем наблюдать эффективный для нас процесс реакции, когда реакцию проводят в пропорциях 0,5:0,25:1:0,25 и в разное время приводит к реакции, поэтому можно наблюдать, что выход реакции выше, чем другие соотношения. Причина, по которой количество уротропина оставалось неизменным во время процесса реакции, была обнаружена в ходе нескольких реакционных процессов: увеличение количества уротропина снижало растворимость продукта в воде. Нашей целью является получение растворимых в воде азот- и серосодержащих органических соединений.

На рис. 2 показана температурная зависимость этих реакционных процессов, и среди всех соотношений была достигнута наибольшая эффективность.

Исследованы продукты реакции соотношения 0,5:0,25:1:0,25 при различных температурах. Наилучшие результаты получены при 90-100°С, так как эти реакционные процессы в основном осуществляются в водных растворах.

 

Рисунок 2. Температурная зависимость выхода синтеза органических соединений, содержащих азот и серу, на основе тетрасульфида натрия

 

В табл. 1 приведены физико-химические свойства синтезированных органических соединений на основе тетрасульфида натрия, содержащих серу и азот, а также изучены данные по выходу %, агрегатному состоянию, среде и плотности г/см3 вещества, полученного в различных соотношениях.

Таблица 1.

Органические соединения, содержащие азот и серу физико-химические свойства (композит на основе марки РО-1)

Имя

Исходные вещества

Соотношение, (моль)

Вывод, %

Агрегатное состояние

pH

Плотность, г/см3

Органическое соединение, хранящееся в азоте и сере

терасульфид натрия: оксид цинка:

аммафас: уратропин

0,5:0,25:1:0,25

86

Твердое вещество коричне­вого цвета.

Раство­римый в воде

7,5-8,0

0,13

1:0,25:0,5:0,25

74

1:0,5:1:0,25

60

 

Антисептики на основе синтезированных серо- и азотсодержащих органических соединений ИК-спектроскопические исследования проводились на инфракрасном спектрометре SHIMADZU Fure (диапазон 4000-400 см-1, размеры 4 см-1) порошковым методом. В полученных анализах ИК-спектроскопии - присутствуют существующие длины волн в области 2880 см-1, подтверждающие -CH¯группу, и линии поглощения в области 1630 см-1. Первичная группа (- CONHR) в диапазоне ИК-спектроскопии 3329 см-1 регистрирует наличие линий поглощения.

Линия поглощения связи между фосфором, кислородом и углеродом можно увидеть через линии поглощения на слабом изображении в диапазоне 1105,21 см-1. В ИК-спектроскопии линии поглощения в диапазоне 657-995 см-1 образованы оксидами металлов и связями на основе серы.

Таблица 2.

Растворимость синтезированных серо- и азотсодержащих органических соединений

Т/р

Растворы при температуре 20°C

Наименование

Органические соединения, содержащие серу и азот

1

Вода (дис)

++

2

Вода (оддий)

 

3

Спирт этиловый

+-

4

Метанол

+-

5

Пропанол

+-

6

ДМС

+-

7

Раствор Р-4

+-

Примечание: 1. + + - Растворимое вещество; 2. − − - Нерастворимое вещество; 3.+ − - труднорастворимое вещество.

 

По результатам экспериментальной проверки установлено, что полученное вещество отличается хорошей растворимостью в воде. Благодаря хорошей растворимости этого вещества в воде (табл. 2) мы можем использовать его как средство биологической защиты (против термитов, бактерий и других ферментов), поэтому оно может быть экономически эффективным антисептиком.

 

Список литературы:

  1. Осипов А.В., Будник В.А., Зольников В.В. Взаимодействие серы с органическим сырьём // Нефтегазовое дело, 2010. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.simas.ru/netcat_files/File/50_let_RGU_Gubkina.pdf&ved=2ahUKEwjnm_6twJL6AhUFKhoKHQg-BfEQFnoECB4QAQ&usg=AOvVaw1fGHO1aPSqSgwn1pHK9TCw (дата образения : 02.09.2022).
  2. Волгушев А. Н. Применение серы в строительстве / А.Н. Волгушев // Аналитический портал химической промышленности Newchemistry.ru. – Режим доступа: http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=4348. (дата доступа: 02.06.2022).
  3. Корнеева Л. А. Синтез олигоариленсульфидов реакцией двухъядерных ароматических углеводородов с элементной серой: дис. ... канд. хим. наук.  Москва. 2019.
  4. Неделькин В.И., Зачернюк Б.А., Андрианова О.Б. Органические полимеры на основе элементной серы и ее простейших соединений // Российский Химический Журнал. - 2005. - Т.49. - №6. - С. 3-10.
Информация об авторах

PhD, Термезский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Термез

PhD, Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez

д-р хим. наук, профессор, Термезский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Термез

Doctor of Chemical Sciences, Professor, Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez

PhD, доцент, Термезский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Термез

PhD, docent, Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez

преподаватель, Термезский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Термез

Teacher Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top