CC BY
28
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПОНЕНТОВ В СИСТЕМЕ MG(CLO3)2 - N(C2H4OH)3 - H2O
Хамдамова Шохида Шерзодовна
д-р техн. наук, декан Химико-технологического факультета, Ферганский политехнический институт,
Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: hamdamova 79@mail. ru
Мирзаев Навруз Абдуллаевич
ассистент кафедры «Химическая технология, Ферганский политехнический институт,
Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: navruzmirzo90@mail. ru
INTERACTION OF COMPONENTS IN SYSTEM MG(CLO3)2 - N(C2H4OH)3 - H2O
Shokhida Khamdamova
DSc in technics, dean of the Chemico-technological faculty, Fergana Polytechnic Institute,
Uzbekistan. Fergana
Navruz Mirzayev
Assistant of the Chemico-tehnological department, Fergana Polytechnic Institute,
Uzbekistan, Fergana
АННОТАЦИЯ
Растворимость системы Mg(ClO3)2 - N(C2H4OH)3 - H2O изучена визуально-политермическим методом от - 56,0 до 31,2о С. Построена ее политермическая диаграмма растворимости на которой разграничены поля кристаллизации льда, шестнадцати-, двенадцати- , шестиводного хлората магния, триэтаноламина и новых соединений составов MgOHClO3 -N(C2H4OH)3 -2H2O и N(C2H4OH)3-HClO3. Соединения идентифицированы методами химического и физико-химического анализов.
ABSTRACT
Solubility in the system magnesium chlorate - treethanolamin - water was investigated by visual- polythermic method for temperatures from -56,0 to 31,2o C. The polythermic diagramme of solubility was built, on which bordered the fields of crystallization of an ice, sixteen, twelve and six-aqua magnesium chlorate, treethanolamin and new substances with the structure MgOHClO3 ^(C^OHfe -2^O and N(C2H4OH)3-HClO3 are established. The compounds was identified by chemical and physical chemical methods of analysis.
Ключевые слова: система, растворимость, хлорат магния, триэтаноламин, вода, поля кристаллизации, эвтектическая точка, соединение, идентификация.
Keywords: system, solubility, magnesium chlorate, htreethanolamine, water, fields of crystallization, evtonik point, substance, identification.
Хлорат магния - является основным дефолиантом, применяемым в хлопководстве в настоящее время [1]. Однако данный препарат обладает ярковы-раженным десикационным действием, что приводит к ряду нежелательных побочных эффектов и требует высокие дозы при применении.
Существуют многочисленные способы устранения недостатков хлоратсодержащих дефолиантов, из которых наиболее приемлемый способ, это введение в состав хлоратов этаноламинов и их производных [2,
3].
В связи с этим, для физико-химического обоснования процесса получения новых, эффективных дефолиантов была изучена система хлорат магния -триэтаноламин - вода в широком температурном и концентрационном интервалах визуально- политермическим методом [4].
Для исследований применяли триэтаноламин марки «ч» очищенный перегонкой и шестиводный хлорат магния, синтезированный взаимодействием стехиометрических смесей М^СЬ^бНгО с хлоратом натрия в ацетоновой среде, который после отгонки растворителя под вакуумом выделялся в кристаллическом состоянии.
Бинарные системы хлорат магния - вода и триэтаноламин - вода, входящие в состав данной тройной системы, были объектами исследований ряда авторов [5,6]. Полученные нами данные хорошо согласуются с литературными.
Система Mg(ClOз)2 - К^ЩОНЪ - Н2О исследована четырьмя внутренними разрезами. На основании политерм бинарных систем и внутренних разрезов построена политермическая диаграмма растворимости системы при температурах от -56,0 до 31,2оС
Библиографическое описание: Хамдамова Ш.Ш., Мирзаев Н.А. Взаимодействие компонентов в системе Mg(ClO3)2 - N(C2H4OH)3 - H2O // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 1(67). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8606
(рис.). На фазовой диаграмме состояния системы разграничены поля кристаллизации льда, шестнадцати-, двенадцати-, шестиводного хлората магния, триэта-ноламина и нового соединения состава Mg0НCl0з •К(С2И40И)з -2Н20.
Поля сходятся в четырех тройных узловых точках, отвечающих совместной кристаллизации трех
различных твердых фаз. Характеристики двойных и тройных точек даны в таблице (табл.1). Построены проекции политермических кривых растворимостей на сторонах триэтаноламин - вода и хлорат магния -вода.
м^ШзХ, %
Рисунок 1. Политерма растворимости системы Mg(ClOз)2 - ЩС2Н4ОЩ3 - Н2О
Таблица 1.
Двойные и тройные точки системы Mg(ClOз)2 - ^СгШОЩз - Н2О
Состав жидкой фазы, % Темп-ра крист.,0С Твердая фаза
Mg(Cl0з)2 К(С2Ш0Н)3 Н20
45,4 - 54,6 -7,5 Mg(Cl0з)2 6Н20 + Mg(Cl0з)2 12 Н20
57,8 8,0 34,2 31,2 Mg(Cl0з)2 6Н20 + Mg0НCl0з • ^С2Н40Н)з2 Н20
53,9 9,2 36,9 27,5 То же
47,4 11,4 41,2 17,4 и
41,2 14,0 44,8 2,6
39,2 14,5 46,3 -11,4 Mg(Cl0з)2 6Н20 + Mg(Cl0з)2 • 12 Н20 +Mg0НCl0з • ^С2^0Н)з2 Н20
42,0 - 58,0 -21,7 Mg(Cl0з)2 • 12Н20 + Mg(Cl0з)2 • 16 Н20
39,2 15,2 45,6 -18,0 Mg(Cl0з)2 12Н20 + Mg0НCl0з • ^С2Щ0Н)з2 Н20
35,6 16,0 48,4 -24,9 Mg(Cl0з)2 12Н20 +Mg(Cl0з)2 • 16 Н20 +Mg0НCl0з • ^С2Щ0Н)з2 Н20
33,0 17,0 50,0 -31,0 Mg(Cl0з)2 16Н20 + Mg0НCl0з • ^С2Щ0Н)з2 Н20
36,9 - 63,1 -52,0 Лед + Mg(Cl0з)2 16Н20
29,0 19,0 52,0 -56,0 Лед + Mg0НCl0з • ^С2Ш0Н)з2 Н20
25,0 21,0 54,0 -42,0 То же
18,1 32,2 49,7 -22,0
13,4 50,6 36,0 -25,0
11,7 64,0 24,3 -31,9
10,2 72,2 17,6 -45,2 Лед + N(C2H40H)з + Mg0НCl0з • ^С2^0Н)з2 Н20
10,0 74,0 16,0 -30,8 N(C2H40H)з+Mg0НCl0з ^(С2Ш0Н)з •2 Н20
9,8 77,6 12,6 -26,0 То же
9,6 80,2 10,2 -20,0
9,4 84,8 5,8 -7,2
8,8 72,8 18,4 -44,8 Лед + N(C2H40H)з
- 74,4 25,6 -42,8 То же
В изученной системе наблюдается взаимное высаливающее действие компонентов, для которых рассчитаны коэффициенты высаливания (табл.2).
Таблица 2.
Коэффициенты высаливания компонентов в системе хлорат магния - триэтаноламин - вода
Темп-ра, оС Понижение растворимости, % Коэффициенты высаливания
хлората магния в присутствии триэтанола-мина триэтаноламина в присутствии хлората магния хлората магния на ]\(С2ШОН)з триэтаноламина на Mg(ClOз)2
-40 7,6 3,0 0,065 0,395
-30 7,0 2,0 0,045 0,379
-20 6,4 1,4 0,033 0,368
-10 6,0 0,9 0,022 0,356
0 5,6 - - 0,352
10 5,2 - - 0,351
20 4,0 - - 0,312
Из результатов исследования системы хлорат магния - триэтаноламин - вода видно, что в ней в качестве новой фазы происходит образование Mg0НCl0з•N(C2H40H)з -2Н20. 0бласть кристаллизации соединения занимает большую часть политермической диаграммы. Это свидетельствует о сравнительно низкой растворимости его относительно исходных компонентов системы. Соединение в системе образуется при концентрационном интервале 8,0-84,8 % N^^0^3 и 9,4-57,85Mg(Cl0з)2. 0бразован-ное соединение Mg0НCl0з •N(C2H40H)з -2^0 было выделено в кристаллическом состоянии из области ее кристаллизации и идентифицировано методами химического и физико-химического анализов.
Химический анализ дал следующие результаты:
Найдено, мас. % : Mg2+- 7,746%; 00з - 26,968%; C - 23,261%; Н - 6,451%; N - 4,525%.
Для Mg0НCl0з•N(C2H40H)з•2H20 вычислено, мол.%: Mg2+- 7,754%; 00з - 26,979%; C -23,263%; Н - 6,46%; N - 4,5234%.
Результаты рентгенофазового анализа подтверждают индивидуальность кристаллических решеток комплекса, характеризующихся собственными дифракционными рефлексами и интенсивностью дифракционных линий. На дифрактограмме Mg0НCl0з•N(C2H40H)з -2Н20 наибольшей интенсивностью отличаются дифракционные рефлексы со значениями межплоскостных расстояний (ё) равным 12,397; 10,348; 9,462; 4,383; 4,050; 3,804; 3,626; 3,513; 3,531; 3,169; 2,884; 2,823, 2,681; 2,515; 2,430; 2,285; 2,254; 2,219; 2,103; 1,951; 1,905; 1,877 А, которые не характерны для исходных комплексов (рис.2).
26 22 18 14 10 6 2
Рисунок 2. Рентгенограмма MgОНClOз•N(C2H4OH)з•2H2O
На ИК-спектре Mg0НCl0з ^(С^ОНЪ -2^О полосы поглощения наблюдаемые при 3315,2875 и 1614 см-1 отнесены соответственно валентным колебаниям у(0Н), у(СН2) и 5(0Н) и кристаллизационной воды. Антисимметричным и симметричным валентным колебаниям С1Оз- соответствуют полосы при 945 и 900 см-1 , а деформационному колебанию этой группы отнесены полосы поглощения при 580 и
510 см-1. На ИК-спектре соединения полоса поглощения соответствующая валентному колебанию С№ связи обнаружена при 1045 см-1. По сравнению со спектром свободной молекулы триэтаноламина [7] полоса поглощения этой связи смещена в низкочастотную область на 27 см-1 . Это указывает на удлинение данной связи за счет участия атома азота в координационной связи с ионом магния (рис.3).
Рисунок 3. ИК-спектр MgОНClЮз•N(C2H4ЮH)з•2H2Ю
Кривая нагревания соединения характеризуется двумя эндотермическими эффектами при 102 и 1700С и одним экзоэффектом с максимумом при 2220С (рис.4). Первый и второй эндоэффекты сопровождаются убылью массы по 5,8 % и соответствуют последовательному удалению некоординированной и координированной с ионами магния кристаллизационной воды. Экзоэффект при 2220С отвечает интенсивному разложению обезвоженного комплекса, о чем свидетельствует потеря массы по кривой ТГ дерива-тограммы. Конечным продуктом термолиза является оксид магния (ТГ - 87,0 %).
Для образования гидроксокомплексов хлората магния с триэтаноламином минимальные и максимальные концентрации исходных компонентов составляют 8,0-81,8% К(С2ШОН)з и 9,4-57,8% Mg(C10з)2. Выяснено, что триэтаноламинный комплекс образуется при температурных интервалах -5з,6 ^32,4 и -56,0^з1,2 0С соответственно.
Поскольку этаноламины, имеющее свободную не поделенную пару электронов в атоме азота, в водной среде проявляют свойство основания:
(НОС2Н4)зК + НОН —* [(НОС2Н4)з1ЧН]+ОН-
(з.2)
Т, 0С
400 300 200 100
10 20 30 40
Аш,% 20 40 60 80
т, мин
Рисунок 4. Дериватограмма MgОНCЮrЩC2H4OH)r2H2O
Значения рН среды растворов триэтаноламина составляют 11,2, что вполне соответствует значению рН, при котором образуются и гидроксокомплексы магния [8]. Поэтому при совместном присутствии хлората магния, по-видимому, имеет место протекания следующих реакций:
/ОН
2[(НОС2Н4)З№Ч+ОН- + + Н20 = ■ ЩСзНаОКЪ ■ 2Н20
+ [(НОС2Н4)зМН]+СЮз-
СЮз
(3.4)
При этом в жидкой фазе происходит также образование хлоратов триэтаноламмония, поле кристаллизации которого благодаря хорошей растворимости в изученных температурных и концентрационных интервалах на диаграмме растворимости изученных систем отсутствуют.
0бразование в жидкой фазе хлората триэтано-ламмония подтверждены выделением их в твердом состоянии изотермическим испарением маточных растворов после выделения гидроксохлорат магниевого комплекса триэтаноламина. Полученный продукт представляет собой белый, гигроскопичный кристаллический продукт. Идентификации полученных твердых фаз проводили химическим, термогравиметрическим и ИК-спектроскопическими анализами. Химический анализ дал следующие результаты:
При анализе хлората триэтаноламмония, найдено, %: 00з- - 35,762, N 5,988, ^ 30,831, Н-6,855.
Для N(C2H40H)з•HCl0з вычислено, %: 00з- -35,760, N- 5,995, C- 30,835, Н- 6,852.
По данным термогравиметрического анализа хлорат триэтаноламмония экзотермически разлагается без плавления. На кривой имеется один экзотермический эффект, отвечающий полному разложению хлората триэтаноламмония (рис. 5).
Рисунок 5. Дериватограмма: ЩС2Н40Н)зНС10з
ИК-спектры хлората триэтаноламмония (рис. 6) существенно отличаются от спектров исходных компонентов хлората магния и триэтаноламина наличием новых полос поглощения в области частот 3080, 3125 см-1 соответствующие валентному колебанию у(КН2+) и у(КН+). Это свидетельствует об образовании хлората триэтаноламмония за счет присоединения протона хлорноватой кислоты к атому азота триэтаноламина.
100.0
80-
60
0.0
40-
3800
2000.0 1 1600 ' ™ ' 800 Г 400.0 СМ
Рисунок 6. ИК-спектры: ЩС2Н40Н)гНС10з
2
Список литературы:
1. Зубкова Н.Ф., Грузинская Н.А. Применение и особенности действие дефолиантов и десикантов // Агрохимия. -1991.№8. - С.126-143.
2. Патент 4425 Узбекистан. Состав для дефолиации / Тухтаев С., Кучаров Х., Усманов С.У., Мухамадалиев Ш.С., Хайдаров Г.Ш.(Узбекистан).-1НДР 9600598.1; заявл. 19.06.96.; опубл. 30.09.97// Расмий ахборотнома. -1997.-№3. - С. 13-14.
3. Патент 2107 Республики Узбекистан. Способ получения дефолианта хлопчатника / З. Исабаев, М.Г. Хусан-ходжаев, Н.Ю. Мусаев, Ж. Арифов и др.(Узбекистан). - 1НДР 9400068.1; заявл.01.02.94; опубл.30.12.94 // Расмий ахборотнома. - 1994. - №4. -С. 6-7.
№ 1 (67)
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
• 7universum.com
январь, 2020 г.
4. Трунин А.С., Петрова Д.Г. Визуально-политермический метод/ Куйбышевский политехн. Инст-т.- Куйбышев; 1977. - 94с. Рук.деп. в ВИНИТИ 6 февраля. - 1978. №584-78.
5. Тухтаев С., Шаммасов Р.Э., Кучаров Х. Политерма растворимости системы хлорат магния - вода // Докл. АН УзССР - 1984. -№1. - С.31-з2.
6. Хайдаров Г.Ш., Кучаров Х. Исследование тройных водных систем на основе 2 -хлорэтилфосфоновой кислоты и моно-, ди- и триэтаноламинов // Химия природ.соед.-1998. -Спец. Выпуск. -С. 114-117.
7. Исмаилова Г.Х., Хасанова В.М., Саибова М.Т. Изучение взаимодействия триэтаноламина с серной кислотой // Журн.неорг.химии, 1984.т.29.№1.-С.226-229.
8. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. Изд.третье, стереотип. -М.: Химия, 1967. -390с.
