CC BY
31
ПОЛИТЕРМА РАСТВОРИМОСТИ СИСТЕМЫ НИТРАТА КАРБАМИДА -
МОНОЭТАНОЛАМИН - ВОДА
Толипов Фуркат Рустам угли
стажер-исследователь, Институт общей и неорганической химии АНРУз,
Узбекистан, г. Ташкент
Шукуров Жамшид Султонович
д-р техн. наук, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Главный научный сотрудник,
Узбекистан, г. Ташкент E -mail: kumush1984@mail. ru
Тогашаров Ахат Салимович
д-р техн. наук, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Главный научный сотрудник,
Узбекистан, г. Ташкент E -mail: ionxahat@mail.ru
Тухтаев Сайдиахрaл
доктор химических наук, академик, заведующий лабораторией, Институт общей и
неорганической химии АН РУз, Узбекистан, г. Ташкент
POLYTERM IN SOLUBILITY SISTEM OF NITRATE CARBAMIDE -MONOETHANOLAMINE - WATER
Furkat Tolipov
Research Intern, Institute of General and Inorganic Chemistry, AS RUz,
Uzbekistan, Tashkent
Jamshid Shukurov
Doctor of Science in Technics, Institute of General and Inorganic Chemistry of the,
Uzbekistan, Tashkent
Akhat Togasharov
Doctor of Science in Technics, Institute of General and Inorganic Chemistry of the AS RUz,
Uzbekistan, Tashkent
Saidiaxral Tukhtaev
Doctor of Science, academician, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences
of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Изучена растворимость компонентов в системе HNO3-CO(NH2)2 -NH2C2H4OH - H2O визуально - политермическим методом в широком интервале температур. На фазовой диаграмме системы разграничены поля кристаллизации льда, двух-, одно- и безводного моноэтаноламина, нитрата карбамида и соединения состава HNO3CO(NH2)2NH2C2H4OH. Установлены оптимальные условия синтеза нитрата карбамида моноэтаноламмо-ния при изучении физико-химических свойств: температуры кристаллизации, плотности, вязкости, рН растворов в зависимости от соотношения компонентов.
ABSTRACT
The solubility of the components in the system HNO3 • CO (NH2)2 -NH2C2H4OH - H2O was studied by the visual-thermal method in a wide temperature range. The fields of crystallization of ice, two-, one-, and anhydrous monoethano-lamine, of carbamide nitrate and compounds of the composition HNO3 • CO(NH2)2 • NH2C2H4OH are delimited on the phase diagram of the system. It was established optimal conditions for the synthesis of monoethanolammonium urea
Библиографическое описание: Политерма растворимости системы нитрата карбамида - моноэтаноламин - вода // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Толипов Ф.Р. [и др.]. 2019. № 8(65). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7731
nitrate in the studying the physicochemical properties of the crystallization temperature, density, viscosity, pH of the solutions in depending on the ratio of components.
Ключевые слова: диаграмма растворимости, политерма, система, нитрат карбамида, моноэтаноламин. Keywords: solubility diagram, polytherm, system, carbamide nitrate, monoethanolamine.
Дефолиация - важное агротехническое мероприятие в современном этапе возделывания сельскохозяйственных культур [4, а 26]. Синтезируемые дефолианты должны быть малотоксичными, мягкодействующими на растения и высокоэффективными, обеспечивающими опадения листьев за одну обработку [7, с. 11-19; 1, с. 126-143].
Этаноламины и их производные с кислотами, в частности уксусной, лимонной, азотной обладают физиологической активностью, усиливают эффективность дефолиантов [2, с. 471-480; 5, с. 13-22]. Благодаря наличию в составе их молекул этиленовой -СН2-СН2- группы, они проявляют рост ретардантных свойств, приводящие к увеличению этилена в зоне опадения листьев [3, с. 31-36]. Это является основным фактором усиления процесса дефолиации и ускорения опадения листьев, созревания урожая сельскохозяйственных культур и предотвращения вторичного отрастания листьев после дефолиации.
Нитрат карбамид [6, с. 947-957] и этаноламин является стимулятором роста и развития, а также эффективным синергистом для хлоратсодержащих дефолиантов, усиливающих их дефолиирующий активность.
Для физико-химического обоснования процесса синтеза производных этаноламинов, используемых в качестве этиленпродуцирующей добавкой к хлорат-содержащим дефолиантам, представляет интерес изучение поведения моноэтаноламина и нитрата карбамида в системе НШэ • -NH2C2H4OH - ад в широком температурном и концентрационном интервале.
Изучение растворимости бинарной системы моноэтаноламин - вода показало, что на её диаграмме разграничиваются четыре ветви кристаллизации; льда, двух-, одно- и безводного моноэтаноламина. Эвтектическая точка системы соответствует 52,4% NH2CH2CH2OH и 47,6% Н2О при -48,3°С Данные полученные нами хорошо согласуются с литературными [8, с. 11-12].
Исследование в бинарной системы нитрат карбамида - вода показало, что на её диаграмме растворимости выявлены поле кристаллизации льда и нитрата
карбамида (рис.1). Эвтектическая точка данной бинарной системы соответствует 7,8 % льда и нитрата карбамида при -1,6 °С.
Нами изучена растворимость в системе HNOз•CO(NH2)2 -NH2C2H4OH - H2O визуально-политермическим методом в интервале температур - 57,8 до -1,6°С (рис. 2). При изучении тройной системы HNOз•CO(NH2)2-NH2C2H4OH - H2O было исследовано семь внутренних разрезов. Из них разрезы ЫП проведены со стороны нитрата карбамида - вода к вершине моноэтаноламина, IV - VII со стороны мо-ноэтаноламина - вода к вершине нитрата карбамида. На фазовой диаграмме системы разграничены поля кристаллизации льда, двух-, одно- и безводного мо-ноэтаноламина, нитрата карбамида и соединения состава HNOз•CO(NH2)2•NH2C2H4OH.
Рисунок 1. Диаграмма растворимости системы HNOrCO(NH2)2 - H2O
НаО г №т| 1,1 Jn № CQ(NH:)2 HNO»,%
Рисунок 2. Политермическая диаграмма растворимости системы HNO3CO(NHi)2 - NH2C2H4OH - H2O
Определены составы и температуры кристаллизации для трех тройных точек системы (табл. 1).
Тройные и двойные точки системы HNOз•CO(NH2)2 - КЫ2С2Н40И - Н2О
Таблица 1.
Состав жидкой фазы, % Темп-ра крист., °С Твердая фаза
Нитрат мо-чивена МЕА H2O
- 79,6 20,4 -25,2 NH2C2H4OH + NH2C2H4OH H2O
2,4 77,6 20,0 -25,6 то же
5,2 75,0 19,8 -26,1 то же
8,2 72,2 19,6 -26,8 то же
33,7 40 26,3 -36,2 то же
37,6 28,4 34,0 -37,2 NH2C2H4OH + NH2C2H4OHH2O + HNO3 • CO(NH2)2-NH2C2H4OH
- 66,3 33,7 -46,1 NH2C2H4OHH2O + NH2C2H4OH 2H2O
3,9 64,1 32,0 -46,2 то же
8,0 60,2 31,8 -46,7 то же
11,8 51,9 36,3 -47,4 то же
19 36,4 44,6 -48,1 то же
20,2 32,0 47,8 -48,3 то же
25,8 19,6 54,6 -49,2 NH2C2H4OH H2O + NH2C2H4OH2H2O + HNO3 • CO(NH2)2-NH2C2H4OH
- 52,4 47,6 -48,3 Лед+NH2C2H4OH 2H2O
5,2 47,8 47,0 -50,5 то же
11,6 35,8 52,6 -55,5 то же
12,4 17,6 70,0 -56,5 то же
12,5 7,2 80,3 -57,0 Лед + NH2C2H4OH2H2O + HNO3-CO(NH2)2-NH2C2H4OH + HNO3-CO(NH2)2
56,0 44,0 - -10,0 NH2C2H4OH + HNO3-CO(NH2)2-NH2C2H4OH
49,3 39,8 10,9 -20,2 то же
43,4 34,0 22,6 -30,2 то же
34,2 26,3 39,5 -40,5 NH2C2H4OHH2O + HNO3-CO(NH2)2-NH2C2H4OH
24,5 18,6 56,9 -50,0 NH2C2H4OH2H2O + HNO3-CO(NH2)2-NH2C2H4OH
21,0 16 63,0 -52,6 то же
13,7 12,8 73,5 -55,2 то же
10,0 4,0 86,0 -5,4 Лед + HNOз•CO(NH2)2
6,8 - 93,2 -1,6 то же
64,6 35,4 - -12,0 HNOз•CO(NH2)2•NH2C2H4OH + HNOз•CO(NH2)2
60,0 35,7 4,3 -19,0 то же
54,8 31,3 13,9 -26,1 то же
45,7 21,8 32,5 -35,8 то же
31,0 13,9 55,1 -47,8 то же
26,4 12,8 60,8 -50,9 то же
18,4 8,6 73,0 -55,8 то же
Из диаграммы растворимости системы нитрат карбамид - моноэтаноламин - вода видно, что интервал температур -1,6 -г - 57,0°С отвечает совместной кристаллизации льда с нитратом карбамидом, а -48,3 -г - 57,0 °С -льда с двухводним моноэтаноламином. В интервале температур -46,1 г -49,2°С из равновесного раствора совместно кристаллизуются одноводный моноэтаноламин и двухводный моноэтаноламин, а при -25,2 -г - 37,2 °С одноводный моноэтаноламин с моноэтаноламином. Как видно из приведенных данных, в изученной системе в качестве новой фазы образуется соединение HNOз•CO(NH2)2•NH2C2H4OH. Данное соединение образуется в интервале температур -1,6 до -12,0 °С при концентрациях нитрата карбамида от 6,9 до 64,8% и моноэтаноламина до 35,8%.
Соединение, обнаруженное в изученной системе, выделено из предполагаемой области кристаллизации и идентифицировано химическим методом анализа.
Химический анализ показал следующие результаты:
Найдено, % : С = 19,49% ; N = 30,41; Н= 6,6; 0=43,50.
для HNOз•CO(NH2)2•NH2C2H4OH вычислено, % : С = 19,56% ; N = 30,43; ^ 6,52; 0=43,48.
Изучено взаимодействие компонентов и физико-химические свойства растворов в системе [15% HNOз•CO(NH2)2 + 85% H2O] - NH2C2H4OH с целью обоснования процесса получения растворов нитрат карбамида моноэтаноламмония. Определены температуры кристаллизации, вязкости, показателя преломления, плотности и рН растворов изучаемых систем в зависимости от содержания компонентов при 25 °С. На построенных диаграммах «состав -свойства» системы [15% НдазШ(мЫ2)2 + 85% H2O] - NH2C2H4OH наблюдаются 2 излома на кривых растворимости компонентов, соответствующих двойным точкам совместной кристаллизации в трех различных твердых фаз (рис.3).
Как видно из рис. 3, при добавлении 7,2 % моноэтаноламина к 15 %-ному раствору нитрата карбамида, температура кристаллизации раствора снижается от 18,0 до -2,0 °С. В эвтектической точке происходит кристаллизация двух твердых фаз HNOз•CO(NH2)2 и HNOз•CO(NH2)2•NH2C2H4OH.
Рисунок 3. Зависимость изменения физико-химических свойств растворов: (1 - температуры кристаллизации, 2 - рН среды, 3 - вязкости, 4 - плотности и 5 - показателя преломления) растворов от соотношения компонентов в системе [15% HNOз•CO(NH2)2 + 85% H2O] - NH2C2H4OH
Таблица 2.
Температура кристаллизации, вязкости, плотности и рН среды растворов в системе [15% HNOз•CO(NH2)2 + 85% H2O] - NH2C2ШOH
Содержания компонентов, % Тем. крист., t, °С Плотность d, г/см3 Вязкость П, мм2/с рН Показатель преломления
15% нитрат карбамида +85% Н2О МЭА
100 - 18,0 1,080 1,20 0,3 1,351
95 5 6,00 1,082 1,10 4,2 1,365
90 10 -3,40 1,083 1,60 8,0 1,376
85 15 -6,20 1,084 3,20 9,4 1,386
80 20 -9,60 1,083 4,40 10,8 1,395
70 30 -16,8 1,082 6,40 12,3 1,412
60 40 -25,8 1,078 8,00 12,6 1,424
50 50 -36,2 1,070 9,10 12,8 1,434
40 60 -27,2 1,063 12,2 13,8 1,439
30 70 -19,8 1,050 12,0 13,9 1,445
Дальнейшее повышение концентрации моноэта-ноламина приводит к уменшению температуры кристаллизации и плотности, а значения вязкости, рН среды и показателя преломления постепенно увеличиваются в растворе систем. Начиная с 7,2 %-ной концентрации моноэтаноламина в растворе системы, образуется новое соединение
HNOз • CO(NH2)2•NH2C2H4OH.
По мере увеличения концентрации моноэтанола-мина в растворе, температуры кристаллизации, плотности, вязкости, рН и показатель преломления вновь образующихся растворов плавно увеличиваются, а значение плотности постепенно понижается.
Из полученных результатов следует, что при нейтрализации 15 % -ного раствора нитрата карбамида с моноэтаноламином образуются 22,5 % - ные
растворы нитрата карбамида моноэтаноламмония, характеризующиеся хорошими физико-химическими свойствами, имеющие рН среды 6,10, плотностью 1,188 г/см3, температуры кристаллизации 4,0 °С и вязкость 2,150 мм2/с соответственно.
Таким образом на основе полученных данных по растворимости компонентов в вышеуказанных систем и изменения физико-химических свойств (температуры кристаллизации, плотности, вязкости, рН) растворов в зависимости от соотношения компонентов установлены оптимальные условия синтеза 22,5 % - ного раствора нитрата карбамида моноэта-ноламмония.
Список литературы:
1. Зубкова Н.Ф. Применение и особенности действия дефолиантов и десикантов // Агрохимия. - 1991. - № 8. -C. 126-143.
2. Кефели В.И. Рост растений и природные регуляторы // Физиология растений. 1997. - Т. 44.- №3. - С. 471-480.
3. Кулаева О.Н. Этилен в жизни растений // Соросовский Образовательный Журнал. - 1998.- № 3. - С. 31-36.
4. Мельников Н.Н. и др. Пестициды и регуляторы роста растений: Справочник. - М.: Химия, 1995. - 66 с.
5. Малиновский В.И. Физиология растений - Владивосток: -2004 г. - 110с.
6. Молодкин А.К., Эллерт Г.В., Иванова О.М., Скотникова Г.А. О соединениях карбамида с кислотами. // Журн.неорган.химии. - М.: Наука. -1967. - Т. 7. - Вып. 4. - С. 947-957.
7. Стонов Л.Д. Дефолианты и десиканты. - М.: Химия. 1973.-159с.
8. Хайдаров Г.Ш., Кучаров Х., Тухтаев С. Политерма растворимости системы хлорат натрия-моноэтаноламин-вода // Узб.хим.журн. -1997. №.1 -с. 11-12.
