Исследование системы хлорат магния – фосфат триэтаноламмония – вода

АННОТАЦИЯ

В статье приведены данные по растворимости компонентов в системе хлорат магния – фосфат триэтаноламмония – вода, изученная визуально- политермическим  методом  в температурном интервале от (-52,8^оС) до 46,8 ^оС.

ABSTRACT

In the article the data on solubility of components in system chlorate of magnesium – triethanolammonium of phosphate – water investigated visually-by a polythermal method in a temperature interval from (-52,8 ^oC) with up to 46,8 ^oC are resulted with.

Ключевые слова: гетерогенные фазовые равновесия, диаграмма растворимости, физико-химические свойства,  кристаллизация.

Keywords: heterogeneous phase balance, the diagram of solubility, рhysical and chemical properties, crystallization.

Хлораты натрия, магния и роданиды натрия, аммония являются широко распространенными дефолиант-десикантами неорганического происхождения. Основными недостатками их является недостаточная эффективность и «жесткость» действия на растения.

В связи с этим для физико-химического обоснования процесса получения эффективных и новых мягкодействующих дефолиантов на основе хлоратов натрия, магния и роданида натрия и аммония изучена растворимость компонентов в системах NaClO₃-NH₄SCN-H₂O, NaClO₃-NaSCN-H₂O в широком температурном и концентрационном интервале [1,2 ].

Сведения по растворимости в системе из хлората магния, фосфат триэтаноламмония и воды в литературе отсутствуют. В этой связи поведение компонентов данной системы рассмотрено в температурном интервале от –52,8 до 46,8 ⁰С.

Изучено 11 внутренних разрезов, данные, по растворимости которых и бинарных систем послужили основой построения политермической диаграммы растворимости системы Mg(ClO₃)₂-(HOC₂H₄)₃N∙H₃PO₄-H₂O  (рис.1).

Рисунок 1. Политермическая диаграмма растворимости системы хлорат магния – фосфат триэтаноламмония – вода

Поверхность ликвидуса диаграммы состояния системы разбита линиями раздела полей кристаллизации льда, фосфат триэтаноламмония, хлоратов магния (шестнадцати-, двенадцати- и шестиводного) и восьмиводного трехзамещенного фосфата магния,  которые сходятся в четырех нонвариантных точках системы. Характеристики их даны в таблице 1.

Таблица 1.

Двойные и тройные точки системы хлорат магния – фосфат триэтаноламмония – вода

Как видно из приведенных данных в изученной системе образуется фаза Mg₃(PO₄)₂∙8H₂O, которая выделена в кристаллическом виде и идентифицирована химическим, рентгенографическим, дериваторафическим методами анализа. Результаты химического анализа фазы, выделенной из предлагаемой области кристаллизации Mg₃(PO₄)₂∙8H₂O, соответствуют данному соединению.

Найдено: Mg⁺²  - 17,71 %;   PO₄^-3 - 46,68%; H₂O - 35,61%;

Что соответствует мольному соотношению Р₂О₅:Н₂О равному 1:8.

Рентгенофазовым анализом подтверждается образование восьми водного трехзамещенного фосфата магния

Рисунок 2. Рентгенограмма Mg₃(PO₄)₂ 8H₂O

На дифрактограмме наибольшей интенсивностью отличаются дифракционные рефлексы со значением межплоскостных расстоянии d равным 5,90; 5,39; 4,78; 4,06; 3,49; 3,05; 2,81; 2,73; 2,60; 2,37 Å,  которые не характерны для исходных компонентов  (рис. 2).

Изучением термических свойств Mg₃(PO₄)₂∙8H₂O установлено, что кривая нагревания его в интервале температур 20 - 600⁰С характеризуется одним эндотермическим эффектом при 175⁰С, отвечающим удалению кристаллизационной воды.

Mg₃(PO₄)₂∙8H₂O → 175⁰С  Mg₃(PO₄)₂+8H₂O↑                                                    (1).

В изученной системе в результате взаимодействия исходных компонентов происходит образование хлората триэтаноламмония и восьми водного трехзамещенного фосфата магния по реакции:

3Mg(ClO₃)₂ + 2[(HOC₂H₄)₃N∙H₃PO₄]+8∙H₂O = 2(HOC₂H₄)₃NНClO₃+

Mg₃(PO₄)₂ ∙ 8H₂O + 4HClO₃                                                              (2)

При этом, согласно данным диаграммы растворимости системы (рис. 1.), поле кристаллизации хлорноватой кислоты не обнаруживается, что свидетельствует о существовании последней в жидкой фазе. По-видимому, в изученных температурных и концентрационных интервалах она хорошо растворяется  в  исследуемой  системе.  

Таким образом, из результатов исследования растворимости в водных системах состоящих из хлоратов кальция, магния, фосфатов моно-, ди- и триэтаноламмония вытекает, что в них между компонентами протекает обменное взаимодействие с образованием в твердую фазу малорастворимых- фосфатов и гидрофосфатов магния и кальция, а в жидкой фазе хорошо растворимых хлорноватой кислоты и их моно-, ди-, триэтаноламинных солей. Образование хлоратов моно-, ди-, триэтаноламмония в изученных системах нами были подтверждены выделением их в индивидуальном состоянии изотермическим испарением растворов изученных систем. Полученные соединения изучены термическим и ИК-спектроскопическими анализами.

Согласно данным термогравиметрического анализа на кривые нагревания хлоратов моно-, ди- и триэтаноламмония зафиксированы по одному экзотермическому эффекту, максимум которого соответствует при температурных интервалах 150-175⁰С  (таблица 2).По ТГ дериватограммы выяснено, что при этом наблюдается практически полное разложения хлоратов моно-, ди- и триэтаноламмония с удалением 99,8-99,9% вещества.

Таблица 2.

Термические характеристики хлоратов моно-, ди- и триэтаноламмония

В таблице 2 представлены частоты колебаний и отнесение полос поглощения индивидуальных этаноламинов, хлоратов магния, кальция, моно-, ди-, триэтаноламмония. ИК-спектры хлоратов магния, кальция, моно-, ди- и триэтаноламмония содержат все присущие им валентные и деформационные колыбания. Полученные данные практически соответствуют с литературными данными [1,2,3,4]. ИК- спектры хлоратов моно-, ди- и триэтаноламмония отличается от спектров исходных хлоратов кальция, магния и  свободных моно-, ди- и триэтаноламина.

Таблица 3.

Частота колебаний и отнесения полос поглошения этаноламинов, хлоратов магния, кальция, моно-, ди- и триэтаноламмония