Аморфний подвійний акваамінопірофосфат кобальту(іі)-цинку

Корисна модель відноситься до нових хімічних сполук координаційної будови, а саме подвійної солі кобальту(П) і цинку з аміаком та пірофосфатним йоном у твердому стані загальної формули CoxZn2x = 0,5 ¸ 1,5 ; n = 1,2 ¸ 2,3 ; m = 2,4 ¸ 4,2 . x P2O7•n(NH3)•m(H2O), де Найбільш близьким за хімічною суттю і досягнутим результатом до корисної моделі, що передбачається, є кристалічний фосфат акваамінкобальту(II) складу [Со3(NH3)5 (H2O)9(PO4)2], одержаний шляхом насичення твердого гідратованого ортофосфату кобальта(II) газоподібним аміаком при температурі 15 - 25°C протягом 1240 діб (Пат. №6826 МПК С01В25/45 UA / Кристалічний фосфат акваамінкобальту(II) та спосіб його одержання. Бюл. №1, 31.03.95). Недоліком найближчого аналогу стосовно об'єкту, що заявляється, є неможливість одержання подвійної солі акваамінопірофосфату кобальту(II) - цинку внаслідок таких причин: наявність у складі реагентів для одержання речовини - аналогу лише одного двовалентного металу Со; наявність у складі реагентів для одержання речовини - аналогу аніону РО43- і відсутність пірофосфат-йонів; недостатні умови для одержання індивідуальної сполуки стехіометричного складу, яка відноситься до подвійних солей за складом катіонів, пірофосфатних солей - за складом аніону та координаційних солей - за будовою комплексного катіону. Корисною моделлю ставиться завдання одержати у твердому аморфному стані подвійну сіль акваамінопірофосфату кобальту(ІІ)-цинку, у якій можна регулювати мольне співвідношення між вмістом Со 2+ і Zn2+ в межах від 1,0:3,0 до 3,0:1,0. Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що аморфний подвійний акваамінопірофосфат кобальту(II) - цинку, загальної формули CoxZn2-xP2O7•n(NH3)•m(H2O), де x = 0,5 ¸ 1,5 ; n = 1,2 ¸ 2,3 ; m = 2,4 ¸ 4,2 , одержаний, із заданим мольним співвідношенням між кобальтом і цинком, насиченням газоподібним аміаком при 15 - 25°C протягом 48 годин механічної суміші кристалічних Co2P2O7•6H2O і Zn2P2O7•5Н2О, взятих за співвідношення Co:Zn від 1,0:3,0 до 3,0:1,0. У якості вихідних реагентів використовують тверді порошкоподібні пірофосфат кобальту(II) Co2P2O7•6H2O і цинку Zn2P2O7•5Н2О. Синтез виконують за такої послідовності операцій: наважки пірофосфатів кобальту і цинку взятих відповідно до заданих мольних співвідношень Co:Zn протягом 48 годин витримують в атмосфері газоподібного аміаку в герметичній камері до повного розчинення суміші, а далі одержаний продукт витримують при температурі 15 ¸ 25°C на повітрі до постійної маси. У залежності від співвідношення Co:Zn в продуктах одержують полідисперсні речовини світло - або темно рожевого кольору. Приклад 1 Наважки пірофосфату кобальту (37,69% СоО) масою 1,241г та пірофосфату цинку (46,79% ZnO) масою 3,000г (Co:Zn=1,0:3,0) перемішують разом і переносять на чашку Петрі (d=95мм) тонким шаром 1-3мм. Далі чашку поміщають в ексикатор, на дні якого знаходиться суміш, що складається з розтертих солей NH4Cl і NaOH в масовому співвідношенні 1:1, і щільно закривають кришкою. Механічну суміш витримують в атмосфері аміаку протягом 48 годин при 15 - 25°C до повного її розчинення. Далі чашку виймають з ексикатора і витримують на повітрі до постійної маси. Одержують полідисперсну речовину світло-рожевого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто - формулі 0,50CoO•1,50ZnO•P2O5•2,3NH3•2,4H2O, молекулярна формула речовини Co0,50Zn1,50P2O7•2,3NH3•2,4H2O. Приклад 2 Наважки пірофосфату кобальту (37,69% СоО) масою 2,483г та пірофосфату цинку (46,79% ZnO) масою 2,000г (Co:Zn=1,0:1,0) перемішують разом і переносять на чашку Петрі (d=95мм) тонким шаром 1-3мм. Далі чашку поміщають в ексикатор, на дні якого знаходиться суміш, що складається з розтертих солей NH4Cl і NaOH в масовому співвідношенні 1:1, і щільно закривають кришкою. Механічну суміш витримують в атмосфері аміаку протягом 48 годин при 15 - 25°C до повного її розчинення. Далі чашку виймають з ексикатора і витримують на повітрі до постійної маси. Одержують полідисперсну речовину рожевого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто-формулі 1,00CoO•1,00ZnO•P2O5•1,6NH3•3,3H2O, молекулярна формула речовини Co1,0Zn1,0P2O7•l,6NH3•3,3H2O. Приклад 3 Наважки пірофосфату кобальту (37,69% СоО) масою 3,184г та пірофосфату цинку (46,79% ZnO) масою 0,855г (Co:Zn=3,0:1,0) перемішують разом і переносять на чашку Петрі (d=95мм) тонким шаром 1-3мм. Далі чашку поміщають в ексикатор, на дні якого знаходиться суміш, що складається з розтертих солей NH4Cl і NaOH в масовому співвідношенні 1:1, і щільно закривають кришкою. Механічну суміш витримують в атмосфері аміаку протягом 48 годин при 15 - 25°C до повного її розчинення. Далі чашку виймають з ексикатора і витримують на повітрі до постійної маси. Внаслідок здійсненого таким чином синтезу одержують полідисперсну речовину темно рожевого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто - формулі 1,50CoO•0,50ZnO•P2O5•1,2NH3•4,2H2O, молекулярна формула речовини Co1,5Zn1,0P2O7•1,2NH3•4,2H2O. Загальна формула синтезованої речовини розрахована за показниками її хімічного складу (Табл. 1). Встановлено, що продукти синтезу за вмістом катіонів Со 2+ і Zn2+ та аніону Р2О74- відносяться до подвійних солей пірофосфорної кислоти, а мольне співвідношення Co:Zn в них чітко відповідає співвідношенню цих інгредієнтів у реакційній суміші пірофосфатів. Результати рентгенофазового аналізу показали, що синтезовані таким способом CoxZn2-xP2O7•n(NH3)•m(H2O), де x = 0,5 ¸ 1,5 ; n = 1,2 ¸ 2,3 ; m = 2,4 ¸ 4,2 - рентгеноаморфні. Таблиця 1 Визначення хімічної формули подвійного акваамінопірофосфату кобальту(II) - цинку Компоненти продуктів Р2О5 СoO ZnO NH3 Н2О PO43P2O74Вміст компонентів, %: 37,08 продукт за прикладом 1 9,79 31,89 10,19 11,17 4,0 96,0 37,14 продукт за прикладом 2 19,52 21,16 7,08 15,61 6,0 94,0 36,39 продукт за прикладом 3 28,82 10,43 5,04 19,47 6,0 94,0 Moльні частки компонентів: 0,1306 0,3918 0,2612 0,5995 0,6206 продукт за прикладом 1 0,2605 0,2600 0,2617 0,4152 0,8672 продукт за прикладом 2 0,3846 0,1282 0,2564 0,2964 1,0817 продукт за прикладом 3 Стехіометричні коефіцієнти йонних та молекулярних складових у хімічній формулі речовини* 0,50 1,50 1,00 2,3 2,4 продукт за прикладом 1 1,00 1,00 1,00 1,6 3,3 продукт за прикладом 2 1,50 0,50 1,00 1,2 4,2 продукт за прикладом 3 Хімічна формула за речовинним складом*: продукт за прикладом 1 Co0,5Zn1,5P2O7•2,3NH3•2,4H2O продукт за прикладом 2 Co1,0Zn1,0P2O7•1,6NH3•3,3H2O продукт за прикладом 3 Co1,5Zn1,0P2O7•1,2NH3•4,2H2O Показники складу *Без урахування слідових домішок РО43В одержаних за прикладом 1-3 сполуках наявність координованого катіонами Со 2+ і Zn2+ аміаку підтверджено даними IЧ спектроскопії. У Табл. 2 наведені характеристичні частоти смуг поглинання координованих молекул NH3 на IЧ спектрах продуктів і вказано на їх відсутність у вихідних Co2P2O7•6H2O і Zn2P2O7•5Н2О. Таким чином, на IЧ спектрі подвійної сілі акваамінопірофосфату кобальту(II) - цинку спостерігаються смуги поглинання в інтервалі 1395-1340см-1, характерні для координованої молекули аміаку, які відсутні на IЧ спектрах вихідних Co2P2O7•6H2O і Zn2P2O7•5Н2О, що співпадає також із даними щодо складу речовин, одержаними за результатами їх хімічного аналізу. Таблиця 2. Частоти максимумів смуг поглинання NH3 на IЧ спектрах подвійних акваамінопірофосфатів кобальту(II) цинку у порівнянні з вихідними Co2P2O7•6H2O і Zn2P2O7•5Н2О Сполуки Co0,5Zn1,5P2O7•2,29NH3•2,38H2O Co1,0Zn1,0P2O7•l,59NH3•3,31H2O Co1,5Zn0,5P2O7•1,16NH3•4,22H2O Co2P2O7•6H2O Zn2P2O7•5Н2О Максимуми характеристичних смуг поглинання NH3, см-1 3405-3145 с.ш. 1410 ср. 1340 пл. 3415-3140 с.ш. 1415 ср. 1355 сл. 3410-3135 с.ш. 1395 сл. } ds (NH3) 1340 пл. } ds (NH3) Віднесення u (H2O), u as(NH3) u (H2O), u as(NH3) } ds (NH3) u (H2O), u as(NH3) відсутні відсутні с. - сильна; ср. - середня; сл. - слабка; широка інтенсивна смуга поглинання; пл. – плече Асиметричні і симетричні валентні коливання групи Р 2О74- в області 1120-720см-1 доводять присутність пірофосфатної групи і є наявними в IЧ спектрах всіх досліджених сполук.