Кристалічна потрійна сіль ортофосфату акваамінміді(іі)-цинку-кадмію

Корисна модель відноситься до нових хімічних сполук координаційної будови, а саме потрійної солі міді(ІІ), цинку і кадмію з аміаком та ортофосфатним йоном у твердому стані загальної формули Cu3-xy Znx Cd y (PO4)2,0×n(NH3)-m(H2O) де х=0,75¸1,5; у=0,75¸1,5; х+у=1,5¸2,25; n=2,3-3,0; m=2,5-2,8. Найбільш близьким за хімічною суттю і досягнутим результатом до винаходу, що передбачається, є кристалічний подвійний аквааміномонофосфат міді(II)-цинку складу [Cu1,5Zn1,5×3NН3×3,5Н2О], одержаний шляхом розчинення кристалічних гідратованих ортофосфатів міді(ІІ) і цинку в концентрованому водному розчині аміаку з подальшим додаванням до розчину, що утворився, ацетону, відділенням донної фази і її висушуванням при кімнатній температурі до постійної маси [Пат. 18822 CO 1В 25/26 UA /Кристалічний подвійний аквааміномонофосфтат міді(П)-цинку. - Бюл. № 11, 15.11.2006.] Недоліком найближчого аналогу стосовно об'єкту, що заявляється, є неможливість одержання кристалічної потрійної солі ортофосфату акваамінміді(П)-цинку-кадмію за вказаною процедурою внаслідок ряду причин: 1) передбачувана наявність у складі речовини лише двох двовалентних металів Сu і Zn та відсутність Cd; 2) недостатні умови для одержання індивідуальної сполуки, яка відноситься до потрійних солей за складом катіонів і одночасно до акваамінофосфатів координаційної будови; 3) наявність у складі потрійної солі ортофосфату акваамінміді(П)-цинку-кадмію трьох металів робить її більш універсальною за своїми властивостями при використанні. Корисною моделлю ставиться завдання одержати у твердому стані кристалічну потрійну сіль ортофосфату акваамінміді(ІІ)-цинку-кадмію, що відноситься до координаційних солей за будовою комплексного катіону, у якій можна регулювати співвідношення вмісту Cu2+: Zn2+: Cd2+ (моль:моль). Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що кристалічну потрійну сіль ортофосфату акваамінміді(II)-цинку-кадмію індивідуального складу загальної формули Cu3-x-yZnxCdy(PO4)2,0×n(NH3) m(H2O) де х = 0,75¸1,5; У=0,75¸1,5; х+у=1,5¸2,25; n=2,3¸3,0; m=2,5¸2,8 одержують, використовуючи у якості вихідних реагентів ортофосфати міді(ІІ) Сu3(РO4)2×3Н2O, цинку Zn3(РO4)2×4Н2O і кадмію Сd3(РO4)2×5Н2O, концентрований водний розчин аміаку (23-25% мас.) та ацетон. Синтез виконують у такому порядку. Наважки фосфатів міді(ІІ), цинку та кадмію, взятих виходячи із заданого мольного співвідношення Cu2+ : Zn2+: Cd2+ в цільовому продукті, повністю розчиняють у концентрованому водному аміаку. Одержаний розчин вливають в ацетон і утворену при цьому маслянисту донну фазу синього кольору відділяють від маточного розчину і витримують на повітрі при 15-25°С до повного тверднення та постійної маси. Одержують полідисперсні речовини синього кольору, що відповідають бруттоформулі (3-x-y)CuO×xZnO×yCdO×P2O5×(2,3¸3,0)NH3×(2,5×2,8)H2O. Приклад 1. В 50мл 23%-го водного аміаку розчиняють повністю при перемішуванні 1,500г твердого Сu3(РO4)2×4Н2О (56,3% CuO), 1,594г твердого Zn3(РO4)2×4Н2O (52,98% ZnO) і 1,546г твердого Сd3(РO4)2×5Н2O (63,01% CdO). Одержаний розчин вливають в 100мл ацетону. Утворюється донна фаза у вигляді маслянистої рідини синього кольору, яку далі відділяють від маточного розчину і витримують при 15¸25°С до повного тверднення. Висушують осад на повітрі до постійної маси. Одержують полідисперсний порошок синього кольору, який за хімічним складом відповідає брутто-формулі 1,0CuO×1,0ZnO×1,0CdO×P2O5×2,3NH3×2,8H2O, молекулярна формула фосфату Cu1,0Zn1,0Cd1,0(PO4)2×2,3NH3×2,8H2O. Приклад 2. В 50мл 23%-го водного аміаку розчиняють повністю при перемішуванні 2,000г твердого Сu3(РO4)2×4Н2O (56,3% CuO), 1,063г твердого Cd3(РO4)2×4Н2O (52,98% ZnO) і 0,892г твердого Cd3(PO4)2×5H2O (63,01% CdO). Одержаний розчин вливають в 100 мл ацетону. Утворюється донна фаза у вигляді маслянистої рідини синього кольору, яку далі відділяють від маточного розчину і витримують при 15¸25°С до повного тверднення. Висушують осад на повітрі до постійної маси. Одержують полідисперсний порошок синього кольору, який за хімічним складом відповідає брутто-формулі 1,5CuO×0,75ZnO×0,75CdO×P2O5×3,0NH3×2,8H2O, молекулярна формула фосфату Cu1,5Zn0,75Cd0,75(PO4)2×2,3NH3×2,8H2O. Приклад 3. В 50мл 23%-го водного аміаку розчиняють повністю при перемішуванні 0,941г твердого Сu3(РO4)2×4Н2O (56,3% CuO), 2,000г твердого Zn3(РO4)2×4Н2O (52,98% ZnO) і 0,839г твердого Cd3(PO4)2×5H2O (63,01% CdO). Одержаний розчин вливають в 100 мл ацетону. Утворюється донна фаза у вигляді маслянистої рідини синього кольору, яку далі відділяють від маточного розчину і витримують при 15¸25°С до повного тверднення. Висушують осад на повітрі до постійної маси. Одержують полідисперсний порошок синього кольору, який за хімічним складом відповідає брутто-формулі 0,75CuO×1,5ZnO×0,5CdO×P2O5×2,9NH3×2,5H2O, молекулярна формула фосфату Cu0,75Zn1,5CdO1,5(PO4)2×2,9NH3×2,5H2O. В одержаних за прикладом 1-3 сполуках наявність координованого катіонами Сu2+ та Zn24^ Cd2+ аміаку підтверджено даними ІЧ спектроскопії. У табл. 2 наведено характерні частоти смуг поглинання координованих молекул NH3 на ІЧ спектрах продуктів. На ІЧ спектрах усіх сполук спостерігаються смуги поглинання в інтервалі 1500-1220см-1 характерні для координованої молекули аміаку, які відсутні на ІЧ спектрах вихідних гідратованих ортофосфатів. В області 1025975см-1 розміщений ряд сильних смуг поглинання, які відносяться до асиметричних. Загальну формулу синтезованої речовини встановлено за її хімічним складом (табл. 1). Таблиця 1 Визначення хімічної формули кристалічного потрійного аквааміноортофосфату міді(II)-цинку-кадмію Показники складу речовини за прикладами Складові компоненти за прикладом 1 за прикладом 2 за прикладом 3 за прикладом 1 Компоненти продуктів СuО ZnO CdO Вміст компонентів, % 15,27 15,66 24,63 22,92 18,46 11,76 11,67 23,88 18,79 Мольні частки компонентів 0,1920 0,1924 0,1919 P2O5 NН3 Н2O 27,28 27,28 27,75 7,51 9,89 9,51 9,66 9,65 8,66 0,1922 0,4421 0,5368 за прикладом 2 за прикладом 3 за прикладом 1 за прикладом 2 за прикладом 3 за прикладом 1 за прикладом 2 за прикладом 3 за прикладом 1 за прикладом 2 за прикладом 3 0,2883 0,1438 0,1445 0,1922 0,5820 0,5363 0,1468 0,2934 0,1463 0,1955 0,5592 0,4811 Стехіометричні коефіцієнти компонентів у брутто-формулі сполуки 1,0 1,0 1,0 1,0 2.3 2,8 1,5 0,75 0,75 1.0 3.0 2,8 0,75 1,5 0,75 1,0 2,9 2,5 Брутто-формула речовини за компонентним складом 1,0CuO×1,0ZnO×1,0CdO×P2O5×2,3NH3×2,8H2O 1,5CuO×0,75ZnO×0,75CdO×P2O5×3,ONH3×2,8H2O 0,75CuO×1,5ZnO×0,75CdO×P2O5×2,9NH3×2,5H2O Хімічна формула за речовинним складом Cu1,0Zn1,0Cd1,0(PO4)2×2,3NH3×2,8H2O Cu1,5Zn0,75Cd0,75(PO4)2×2,3NH3×2,8H2O Cu0,75Zn1,5Cd0,75(PO4)2×2,9NH3×2.5H2O коливань групи РO43-, а в області 970-928 см-1 - до симетричних валентних коливань Р043-. Слабкі смуги спостерігаються в області 715-705см-1, що відповідають лібраційним коливанням координованого аміаку. Нижче 615см-1 розміщені смуги поглинання, які відносяться до деформаційних асиметричних і симетричних коливанням РO43-, а також і коливанням зв'язків Me-N і Ме-O. Результати рентгенофазового аналізу показали, що синтезовані, за вказаних умов, потрійні ортофосфати акваамінміді(II)-цинку-кадмію індивідуального складу загальної формули Cu3-x-yZnxCdy(PO4)2,0×n(NH3)×m(H2O) де х = 0,75¸1,5; у=0,75¸1,5, х+у=1,5¸2,25; n=2,3¸3,0; m=2,5-2,8 є кристалічними і задовільно індиціюються в триклинній сингонії. В табл. 3. наведено основні кристалографічні характеристики потрійного ортофосфату акваамінміді(П)цинку-кадмію. Таблиця 3 Кристалохімічні характеристики ортофосфату акваамінміді(ІІ)-цинку-кадмію Параметри кристалічної гратки, Å а b c 9,920(8) 12,784(4) 20,008(1) Cu1,0Zn1,0Cd1,0(PO4)2×2,3NH3×2,8H2O Cu1,5Zn0,75Cd0,75(PO4)2×2,3NH3×2,8H2O 9,997(4) 12,620(9) 20,039(3) Cu0,75Zn1,5Cd0,75(PO4)2×2,9NH3×2.5H2O 10,028(6) 15,938(9) 20,011(0) Речовина Кути, град. a 90 90 90 b 90 90 90 g 90 90 90 Об'єм комірки, Синьонія Å 2537,67 Триклинна 2522,61 Триклинна 3198,65 Триклинна Частоти максимумів смуг поглинання NН3 на ІЧ спектрах ортофосфатів акваамінміді(ІІ) - цинку - кадмію. Ме3(РО4)2×хН2О Cu1,0Zn1,0Cd1,0(PO4)2×2,3NH3×2,8H2O Cu1,5Zn0,75Cd0,75(PO4)2×2,3NH3×2,8H2O Cu0,75Zn1,5Cd0,75(PO4)2×2,9NH3×2,5H2O В 3465-3370с.ш. 1590 ер. 3475-3110с.ш. 3490-3160с.ш. 3470-3150с.ш. 1630 ер. 1600с. 1480 пл. 1435 ер. 1370с. 1237 ер. 1020с. 975сл 1600с. 1620 ер. 1600с. 1490пл. 1435 пл. 1375с. 1220 ер. 1010с. 980пл. 1500пл. 1453 сл. 1380с. 1225 ер. 1090с 985с. 1135с. 1035с. 1000пл. 970с. 930сл. 930сл 942 пл. 715пл. 705 пл. 615 пл. 600 сл. 605 пл. 605с. 575 ер. 585 сл. 540 сл. 570 ер. 543 сл. 420 сл. 530 пл. с. - сильна; ер. - середня; сл. - слабка; ш. - широка інтенсивна смуга поглинання; пл. - плече. 928пл. 705 пл. 610 сл. 568 ер. 525 сл.