CC BY
16
А иЫ^ЕВЗиМ:
№ 6 (75)_ДД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_июнь, 2020 г.
ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ КОМПОНЕНТОВ В СИСТЕМЕ МУРАВЬИНАЯ КИСЛОТА-МОНОЭТАНОЛАМИН-ВОДА
Абдуллаева Маргуба Толибжановна
доктор философии (phD) по техническим наукам, младший научный сотрудник Института общей и неорганической химии АН Республика Узбекистан
100170, Узбекистан, г. Ташкент
Исмаилов Диёрбек Орол угли
докторант, Институт общей и неорганической химии АН Республика Узбекистан
Узбекистан, г. Ташкент
THE STUDY OF THE MUTUAL INFLUENCE OF COMPONENTS IN THE SYSTEM FORMIC ACID - MONOETHANOLAMINE - WATER
Marguba Abdullaeva
Doctor of Philosophy (phD) in technical sciences, junior researcher at the Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent,
Diyorbek Ismailov
Doctorant, General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Методом изомолярных серий изучена тройная система муравьиная кислота-моноэтаноламин-вода. Показано, что в изомолярных растворах образуются соединения с мольным соотношением компонентов муравьиная кислота:моноэтаноламин равным 1:1 и 2:1. В жидком виде выделено соединение HCOOHNH2C2H4OH и 2HCOOHNH2C2H4OH. идентифицированы химическим, ИК-спектроскопическим, термическим методами анализа. Однозамещенный муравьинокислый моноэтаноламмоний и двухзамещенный муравьинокислый моноэтаноламмоний является индивидуальным веществам в жидком виде.
ABSTRACT
The formic acid - monoethanolamine - water ternary system was studied by the isomolar series method. It is shown that compounds with a molar ratio of the components of the formic acid: monoethanolamine of 1: 1 and 2: 1 are formed in isomolar solutions. In liquid form, the compound HCOOH NH2C2H4OH and 2HCOOHNH2C2H4OH is isolated. identified by chemical, infrared spectroscopic, thermal analysis methods. The monosodium monoethanol monoethanol and monosodium monoethanol ammonium monoethanol are individual substances in liquid form.
Ключевые слова: муравьиная кислота, моноэтаноламин, однозамещенный муравьинокислый моноэтаноламмоний, двухзамещенный муравьинокислый моноэтаноламмоний.
Keywords: formic acid, monoethanolamine, monoethanol monoethanol monoethanolamine, monoethanol monoethanol formic acid.
Моноэтаноламин, обладая биологической активностью, играет большую роль в окислительно -восстановительных процессах, также является стимулятором роста растений. В молекуле моноэтаноламина учатвуют две различные координационно--активные группы (-OH) и (-ЫШ) которые способны образовать комплексные соединения [1]
Изучению взаимодействия моноэтаноламина с неорганическими кислотами и их солями посвящена работа [2], а в работе [3] приведены результаты исследований с использованием концентрированных растворов уксусной кислоты и моноэтаноламина при
20°С, однако взаимодействие моноэтаноламина с муравьиной кислотой в водных растворах не исследовано.
Цель настоящей работы является изучение взаимодействия моноэтаноламина с муравьиной кислотой.
Для исследования использовали уксусную кислоту марки «ч» с концентрацией (99,96%), моноэтаноламин- марки «ч» (99,9%), дополнительно перегнанный в вакууме при 80-90°С, концентрация водных растворов моноэтаноламина и муравьиной кислоты составляла 2 моль/л. Все измерения проводили в водяном термостате при (20±0,1)°С.
Библиографическое описание: Абдуллаева М.Т., Исмаилов Д.У. Изучение взаимного влияния компонентов в системе муравьиная кислота-моноэтаноламин-вода // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum. com/ru/tech/archive/item/95 71
№ 6 (75)
A, UNI
/т те)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июнь, 2020 г.
Комплексную соль моноэтаноламина с уксусной кислотой синтезировали при взаимодействии концентрированного моноэтаноламина с уксусной кислотой, взятыми в соотношениях применяемых при изучении растворов методом изомолярных серий [4]. Для синтезированного соединения выполнен элементный анализ на содержание N, H, C. При количественном химическом анализе содержание азота определяли по Къельдалю [5], углерод и водород - по микрометоду Дюма [6], кислород - по разности содержания остальных компонентов.
Измерение вязкости растворов проводили с помощью вискозиметра типа ВПЖ, рН растворов на рН метре METTLER TOLEDO FE 20/ FG 2,показатель преломления на рефрактометре ИРФ 454 модели БМ.
ИК-спектры поглощения исходных компонентов и исследуемых соединений регистрировали на спектрофотометре Specord IR -75, в области частот 400 -4000 см-1. Образцы готовили прессованием с квг, а также растиранием в вазелиновом масле [7,8].
Термический анализ проводили на деривито-графе системы Паулик -Паулик - Эрдей со скоростью нагревания 10-12 град/мин., навески вещества 100-200 мг, чувствительности гальванометров ДТА-1/10, ДТГ-1/15, ТГ-200 в интервале температур 20-900°С. Запись проводили при атмосферных условиях с постоянным удалением газа с помощью водоструйного насоса. Держателем служил платиновый тигель диаметром 7мм. В качестве эталона использовали прокаленную окись алюминия [9,10].
Для установления механизма взаимодействия между муравьиной кислотой и моноэтаноламином исследовали систему НС00Н-H2NC2H40H-Н20 методом изомолярных серий т.е. измеряли показатель преломления, вязкость, плотность и рН среды, изотермы которых характеризуются двумя точками перегиба, отвечающими 50; 40 моль% моноэтаноламина (рис. 1), т.е. при мольных соотношениях: муравьиная кислота: моноэтаноламин = (1:1) и (2:1).
Рисунок 1. Диаграмма "состав-свойства" системы муравьиная кислота - моноэтаноламин -вода.
(1)-рН среды, (2) -показателя преломления,(3)- вязкости и (4) плотности
Полученные жидкие комплексы с соотношением исходных компонентов НС00Н•H2NC2H40H (1:1) и (2:1) имеют значения рН среды 7,85 и 3,5 соответственно. Это говорит о том, что образовались комплексы с растворами исходных компонентов, но они находятся в жидком состоянии, вероятно образующиеся за счет переходов протона кислоты к атому азота. Из этого следует, что образование ионной
пары при взаимодействии моноэтаноламина и муравьиной кислоты свойственно не только изомолярным растворам, но и концентрированным растворам мо-ноэтаноламина и муравьиной кислоты.
0днозамещенный муравьинокислый моноэтано-ламмоний с соотношением исходных компонентов 1:1 - прозрачная гомогенная жидкость со слабым желтоватым оттенком, без запаха. Вероятная эмпирическая формула -НС00Н•H2NC2H40H.
№ 6 (75)
A, UNI
/т те)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июнь, 2020 г.
Химический анализ показал следующие результаты: Для состава 1:1
НСООН NH2C2H4OH С O N Н
Найдено, масс. %: 30,77 41,02 11,86 7,69
Вычислено, масс.%: 30,78 41,02 11,96 7,695
Температура кипения (168,0-169,0°С); Температура кристаллизация (-15,0°); рН среды 7,80-7,85; d2o=1,05851-,0586г/см3; ^20=168,0- 168,5 мм2/с; П20=1,480-1,482.
Комплексное соединение, образовавшееся при изучении системы НС00Н-H2NC2H40H-Н20, с соотношениями исходных компонентов
2НС00Н•H2NC2H40H (2:1) -также представляет собой прозрачную гомогенную жидкость со слегка желтоватым оттенком, без запаха. Вероятная эмпирическая формула - 2НС00Н•H2NC2H40H.
Вероятные структурные формулы:
HCOOHH2NC2H4OH 2HCOOHH2NC2H4OH
н-< itb
Химический анализ показал следующие результаты: Для состава 2:1
НСООН NH2C2H4OH С O N Н
Найдено, масс. %: 31,37 52,28 9,15 7,19
Вычислено, масс.%: 31,372 52,283 9,15 7,192
Температура кипения 122,0-122,5°С. Температура кристаллизация (-4,10°С); рН среды-3,3-3,5; d2o=1,0220-1,0223г/см3; П20=17,95-18,5мм2/;
П20=1 ,4420-1,4422.
На первой стадии разложения соединений т.е при температурах 185°С и 202 °С потеря в массе составляет соответственно 13,44% и 15,54%. На второй стадии разложения, которая наблюдается при 286°С и 287°С потеря в массе составляет соответственно
Термический анализ соединений
HCOOH•NH2C2H4OH и 2HCOOH•NH2C2H4OH показал, что на их кривых нагревания наблюдается ряд эндотермических эффектов, соответствующих разложению данных соединений.
48,54%. и 58,82% . Эффекты при 525, 527 и 730°С соответствуют дальнейшему разложении соединений. 0бщая потеря массы составляет 100%. Термический анализ показал, что соединение HCOOH•NH2C2H4OH более устойчиво, чем 2HCOOH•NH2C2H4OH (рис. 2.).
Рисунок 2. Дериватограммы: a)HCQOHH2NC2H4ÜH; 6)2HCQQHH2NC2H40H;
№ 6 (75)
A, UNI
/m te)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июнь, 2020 г.
0) s X от к
к
с о а с
4000
■ 1 1 1 1 1 1 1 1 Л--Т
IT4" 1—г т:
vi /Vt
3000
2000
1600
1200
800
400
V, СМ
Рисунок 3. ИК-спектры. 1 -НСООН; 2- HCOOHH2NC2H4OH; 3- 2HCOOHH2NC2H4OH
По литературным данным в НСОО- два атома кислорода бывает делокализированным. На ИК-спектрах полосы поглощения резонансной структуры равняется 1555-1605 уА 1390-1430 и дают две интенсивные полосы поглощения, соответсвуюших при валентных колебаням.
Полосы поглощения в интервале 1740-1720см-1 характерны для НСООН, которые в ИК-спектре нового соединения не наблюдаются. Интенсивные полосы поглощения проявляются в интервале частот 1580- 1385см-1, что свидетельствует об образовании соединения НСООН-адС^ОН.
Также на ИК-спектре соединения 2НСООН-КШС2Н4ОН полосы в области частот 1740-1720см-1 характерные НСООН про являются при 1670см-1. Полосы поглощения в интервале частот 1580-1390см-1 свидетельствуют об образовании соединения 2НСООН-Ш2С2Н4ОН.
Кроме того, полосы поглощения в области частот 1670см-1 и 1720см-1 говорит о том, что присутствуют
карбоксильные группы СООН в интервале 1600-1800см-1 и новые полосы в интервале 1580-1385см-1 свидетельствует о том, что в процессе комплексооб-розования участвует анион НСОО- (рис. 3.).
Таким образом, в изученной системе установлено образование соединений составов 1:1 (НСООН-Ш^ЩОН) и 2:1 ^НСООН-Ш^ЩОН), которые идентифицированы химическим и физико-химическими методами анализа.
Методом изомолярных серий изучена тройная система муравьиная кислота-моноэтаноламин-вода. Показано, что в изомолярных растворах образуются соединения с мольным соотношением компонентов муравьиная кислота:моноэтаноламин равным 1:1 и 2:1. В жидком виде выделены соединения НСООН-Ш2С2Н4ОН и 2НСООН-Ш2С2Н4ОН и идентифицированы химическим, ИК-спектроскопическим, термическим методами анализа.
Список литературы:
1. Патент США. Кл 71-113, (А01 №9/24), №3897241. Ethanolamine l organic carboxylic acid composition for accelerating fruit repening / Патент США - 1975 №387, // Washio Shigeaki, Kiguchi Yukiaki. (США)
2. Хасанова В.М., Саибова М.Т., Исмаилова Г.Х. Изучение взаимодействия моноэтаноламина с серной кислотой // Журн. неорган. химии - М, 1983, -Т.28, № 1. -С. 228-231.
3. Нарходжаев А.Х., Тухтаев С., Адилова М.Ш., Погосян А.Г. Исследование физико -химических и реологических свойств растворов в системе уксусная кислота - моноэтаноламин при 20°С // Докл. Академ. наук Респ. Узб. -Ташкент, 2007. - №6. -С. 52-55.
4. Аносов В.Я и др. Основы физико-химического анализа. -М.:Наука, 1976. 255 с.
5. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. - М.: Химия, 1975. 215 с .
6. Климова В.А. Основные микрометоды анализа органических соединений. - М.: Химия, 1975. 224 с.
7. Накамото К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений. -М.: Мир, 1991. 536 с.
8. Васильев А.В., Гриненко Е.В., Щукин А.О., Федулина Т.Г. Инфракрасная спектроскопия органических и природных соединений :учебное пособие. СПб. : СП бГЛТА, 2007. 54 с.
9. Берг. Л. Г., Бурмистрова Н.П., Озерова М.И., Пуринов Г.Г. Практическое руководство по термографии /Казань.: Изд-во Казанского университета, 1976. - 222 с.
10. Берг Л.Г. Введение в термографию. - М.: Наука, 1969. 395 с.
