Подвійна сіль аквааміноортофосфату цинку-кобальту(іі)

Корисна модель відноситься до нових хімічних сполук координаційної будови, а саме подвійної солі цинку і кобальту(П) з аміаком та ортофосфатним йоном у твердому стані загальної формули Zn3x Cox (PO4)2·n(NH3)·m(H2O), де х=1,5¸2,5; n=3,4¸4,3; m=5,2¸7,7. Найбільш близьким за хімічною суттю і досягнутим результатом до корисної моделі, що передбачається, є кристалічний фосфат акваамінкобальту(II) складу [Со3(NH3)5(Н2О)9(РО4)2], одержаний шляхом насичення твердого гідратованого ортофосфату кобальту(II) газоподібним аміаком при температурі 15-25°С протягом 12-40 діб [Пат. №6826, МПК С01В25/45 UA /Кристалічний фосфат акваамінкобальту(ІІ) та спосіб його одержання. Бюл. №1, 31.03.95]. Недоліком найближчого аналогу стосовно об'єкту, що заявляється, є неможливість одержання подвійної солі аквааміноортофосфату цинку-кобальту(ІІ) внаслідок ряду причин: наявність у складі речовини-аналогу лише одного металу Co; недостатні умови для одержання індивідуальної сполуки, яка відноситься до подвійних солей аквааміноортофосфатів координаційної будови. Корисною моделлю ставиться завдання одержати у твердому стані подвійну сіль аквааміноортофосфату цинку-кобальту(ІІ), у якому можна регулювати мольне співвідношення між Zn2+ і Co2+. Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що одержують подвійну сіль аквааміноортофосфату цинку-кобальту(ІІ), з аміаком та ортофосфатним йоном, у твердому стані, індивідуального складу, загальної формули Zn3-x Cox(PO4)2·n(NH3)·m(H2O), де х=1,5¸2,5; n=3,4¸4,3; m=5,2¸7,7, у якій задане мольне співвідношення між цинком і кобальтом забезпечено насиченням механічної суміші кристалічних Zn3(PO4)2·4H2O і Со3(РО4)2·8Н2О, взятих за співвідношення Zn:Co від 1:1 до 0,5:2,5 так, щоб сума мольних часток Zn і Co дорівнювала 3,0, газоподібним аміаком при 15-25°С протягом 30 діб. В якості вихідних реагентів використовують ортофосфати цинку Zn3(PO4)2·4H2O і кобальту Со3(РО4)2·8Н2О. Синтез виконують у такому порядку. Наважки ортофосфатів цинку і кобальту взятих відповідно мольних співвідношень Zn2+:Со2+ від 0,5:2,5 до 1,5:1,5 протягом 30 діб витримують в атмосфері газоподібного аміаку в герметичній камері до повного розчинення суміші, а далі продукт витримують на повітрі при 15¸25°С до постійної маси. В залежності від співвідношення Zn:Со в продуктах одержують полідисперсні речовини світло- або темнорожевого кольору, що відповідають брутто-формулі(3-х)ZnО·хСоО-Р2О5·(3,4¸4,3)NH3·(5,2¸7,7)Н2О. Приклад 1. Наважки ортофосфату цинку (52,98% ZnO) масою 0,490г та ортофосфату кобальту (43,22% СоО) масою 3,000г перемішують разом і поміщають 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 30 діб при 15-25°С до повного її розчинення. Далі чашку виймають з ексикатора і витримують на повітрі до постійної маси. Внаслідок здійсненого таким чином синтезу одержують полідисперсну речовину світлорожевого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто-формулі 0,5ZnO·2,5CoO·P2O5·3,4NH3·7,7H2O, молекулярна формула речовини Zn0,5Co2,5(PO4)2·3,4NH3·7,7H2O. Приклад 2. Наважки ортофосфату цинку (52,98% ZnO) масою 1,100г та ортофосфату кобальту (43,22% СоО) масою 2,700г перемішують разом і поміщають 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 30 діб при 15-25°С до повного її розчинення. Далі чашку виймають з ексикатора і витримують на повітрі до постійної маси. Внаслідок здійсненого таким чином синтезу одержують полідисперсну речовину рожевого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто-формулі 1,0ZnO·2,0CoO·P2O5·3,8NH3·6,7H2O, молекулярна формула речовини Zn1,0Co2,0(PO4)2·3,8NH3·6,7H2O. Приклад 3. Наважки ортофосфату цинку (52,98% ZnO) масою 1,630г та ортофосфату кобальту (43,22% СоО) масою 2,000г перемішують разом і поміщають 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 30 діб при 15-25°С до повного її розчинення. Далі чашку виймають з ексикатора і витримують на повітрі до постійної маси. Внаслідок здійсненого таким чином синтезу одержують полідисперсну речовину темнорожевого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто-формулі 1,5ZnO·1,5CoO·P2O5·4,3NH3·5,2H2O, молекулярна формула речовини Zn1,5Co1,5(PO4)2·4,3NH3·5,2H2O. Загальна формула синтезованої речовини встановлена за її хімічним складом (табл. 1). В одержаних за прикладом 1-3 сполуках наявність координованого катіонами Zn2+ та Со2+ аміаку підтверджено даними ІЧ спектроскопії. У табл.2 наведено характеристичні частоти смуг поглинання координованих молекул NH3 на ІЧ спектрах продуктів і вказано на їх відсутність у вихідних Zn3(PO4)2·4H2O, Со3(РО4)2·8,0Н2О. Таблиця 1 Визначення хімічної формули аквааміноортофосфату цинку(II)-кобальту(II) Показники складу 1 - продукт за прикладом 1 - продукт за прикладом 2 - продукт за прикладом 3 Компоненти продуктів ZnO CoO P2O5 NH3 2 3 4 5 Вміст компонентів, %: 7,16 33,08 24,96 10,04 14,64 26,82 25,28 11,45 22,42 20,50 26,06 13,51 H2O 6 24,41 21,45 17,14 Мольні частки компонентів: - продукт за прикладом 1 0,0879 0,4415 0,1759 0,5906 - продукт за прикладом 2 0,1799 0,3580 0,1781 0,6738 - продукт за прикладом 3 0,2754 0,2736 0,1836 0,7948 Стехіометричні коефіцієнти компонентів у брутто-формулі сполуки: - продукт за прикладом 1 0,5 2,5 1,0 3,4 - продукт за прикладом 2 1,0 2,0 1,0 3,8 - продукт за прикладом 3 1,5 1,5 1,0 4,3 1 2 3 4 5 Брутто-формула речовини за компонентним складом: - продукт за прикладом 1 0,5ZnO·2,5Co·OP2O5·3,4NH3·7,7H2O - продукт за прикладом 2 1,0ZnO·2,0Co·OP2O5·3,8NH3·6,7H2O - продукт за прикладом 3 1,5ZnO·1,5CoO·P2O5·4,3NH3·5,2H2O Хімічна формула за речовинним складом: - продукт за прикладом 1 Zn0,5Co2,5(P04)2·3,4NH3·7,7H2O - продукт за прикладом 2 Zn1,0Co2,0(P04)2·3,8NH3·6,7H2O - продукт за прикладом 3 Zn1,5Co1,5(PO4)2·4,3NН3·5,2Н2О 1,3561 1,1917 0,9522 7,7 6,7 5,2 6 Таблиця 2 Частоти максимумів смуг поглинання NH3 на ІЧ спектрах аквааміноортофосфатів цинку- кобальту(ІІ) у порівнянні з вихідними Zn3(PO4)2·4H2O, Со3(РО4)2·8,0Н2О Сполуки 1 Zn0,5Co2,5(P04)2·3,4NH3·7,7H2O Zn1,0Co2,0(P04)2·3,8NH3·6,7H2O Zn1,5Co1,5(PO4)2·4,3NН3·5,2Н2О Со3(РО4)2·8,0Н2О Zn3(PO4)2·4H2O Максимуми характеристичних смуг поглинання NH3, см-1 2 3440с. 1450пл. 1380пл. 1335ср. 1320ср. 1215пл. 3430с. 1445пл. 1385ел. 1345пл. 1310ел. 1225ел. 3435с. 1450пл. 1390ел. 1330пл. 1325ел. 1220ел. відсутні відсутні Віднесення 3 uas(NH3) ü ï ý d S(NH3) ï þ uas(NH3) ü ï ý d S(NH3) ï þ uas(NH3) ü ï ý d S(NH3) ï þ с. - сильна; ср. - середня; сл. - слабка; ш. - широка смуга поглинання; пл. - плече. Таким чином, на ІЧ спектрі подвійної солі аквааміноортофосфату цинку-кобальту(ІІ) спостерігаються смуги поглинання в інтервалі 1450-1215см-1, характерні для координованої молекули аміаку, які відсутні на ІЧ спектрах вихідних ортофосфатів кобальту(ІІ) та цинку, що підтверджується також методами хімічного аналізу. Асиметричні і симетричні валентні коливання групи РО43- у області 1100-540см-1 доводять присутність ортофосфатної групи і є наявними в ІЧ спектрах всіх досліджених сполук. За даними рентгенофазового аналізу всі синтезовані за таких умов подвійні солі аквааміноортофосфату цинку-кобальту(ІІ) індивідуального складу загальної формули Zn3-x Cox(PO4)2·n(NH3)·m(H2O), де х=1,5¸2,5; n=3,4¸4,3; m=5,2¸7,7 представлені однією фазою, тобто є індивідуальними сполуками з параметрами елементарної комірки наведеними у таблиці 3. Таблиця 3 Кристалохімічні характеристики подвійних солей аквааміноортофосфатівцинку-кобальту(II) Сполука Параметри елементарної комірки а, Å b, Å с, Å g, Å Об'єм комірки, Å3 Сингонія Zn0,5Co2,5(P04)2·3,4NH3·7,7H2O Zn1,0Co2,0(P04)2·3,8NH3·6,7H2O Zn1,5Co1,5(PO4)2·4,3NН3·5,2Н2О 10,020 10,017 10,007 13,313 13,316 13,336 4,672 4,674 4,669 104,82 104,82 104,810 602,494 602,713 602,395 моноклинна моноклинна моноклинна