Кристалічна подвійна сіль ортофосфату аквааміннікелю(іі)-кадмію та спосіб її одержання

1. Кристалічна подвійна сіль ортофосфату аквааміннікелю(II)-кадмію загальної формули Ni3. . xCd x(PO4)2 n(NH3) m(H2O), де х=1,0-2,0, n=1,5-4,8, m=5,3-6,2. 2. Спосіб одержання кристалічної подвійної солі ортофосфату аквааміннікелю(ІІ)-кадмію за п. 1, в якому задане співвідношення між вмістом металів забезпечують розчиненням механічної суміші Ni3(РO4)2.8Н2О і Сd3(РO4)2.5Н2O, взятих за мольного співвідношення NiO : CdO від 2 : 1 до 1 : 2, у надлишку концентрованого водного розчину аміаку з подальшим осадженням твердої сполуки шляхом вливання аміачного розчину фосфатів до ацетону і її витримуванням на повітрі при 15-25 °С до повного тверднення та постійної маси. Винахід відноситься до нових хімічних сполук координаційної будови, а саме подвійної солі нікелю(II) і кадмію з аміаком та ортофосфатним йоном у твердому стані загальної формули Ni3де x=1,0¸2,0; xCd x(PO4)2×n(NH3)×m(H2O), n=1,5¸4,8; m=5,3¸6,2. Відомий гідратований аміачний ортофосфат нікелю(ІІ) у твердому кристалічному стані складу [Ni(NH3)n(H2O)m]3(PO4)2, де n=1,0±0,1; m=3,0, який одержують із аміачного розчину Ni3(PO4)2×8H2O при додаванні ацетону [Патент України на корисну модель №18045 CO1B25/26 /Гідратований аміачний ортофосфат нікелю(II). Бюл. №10, 16.10.2006]. Найбільш близьким за хімічною суттю і досягнутим результатом до винаходу, що передбачається, є кристалічний аквааміноортофосфат кадмію складу [Сd3(NН3)1(Н2О)4(РО4)2], одержаний шляхом розчинення кристалічного гідратованого ортофосфату кадмію 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. [Деклараційний патент України №18898, С01В25/26. Кристалічний аквааміноортофосфату кадмію / Опубл.15.11.2006. Бюл. №11.). Недоліком прототипу стосовно об'єкту, що заявляється, є неможливість одержання кристалічної подвійної солі ортофосфату аквааміннікелю(II)-кадмію за вказаною процедурою внаслідок ряду причин: наявність у складі речовини-аналогу лише одного двовалентного металу; недостатні умови для одержання індивідуальної сполуки, яка відноситься до подвійних солей за складом катіонів і одночасно до аквааміноортофосфатів координаційної будови. Винаходом ставиться завдання одержати у твердому стані кристалічну подвійну сіль ортофосфату аквааміннікелю(II)-кадмію, що відноситься до координаційних солей за будовою комплексного катіону, у якій можна регулювати співвідношення вмісту NiO:CdO в межах від 2,0:1,0 до 1,0:2,0 (моль:моль). Поставлене винаходом завдання досягається тим, що кристалічну подвійну сіль ортофосфату. аквааміннікелю(II)-кадмію, яка відноситься до координаційних солей за будовою комплексного катіону, загальної формули Ni3 (19) UA (11) 88107 (13) (21) a200802921 (22) 06.03.2008 (24) 10.09.2009 (46) 10.09.2009, Бюл.№ 17, 2009 р. (72) КОПІЛЕВИЧ ВОЛОДИМИР АБРАМОВИЧ, САВЧЕНКО ДМИТРО АНАТОЛІЙОВИЧ, ВОЙТЕНКО ЛАРИСА ВЛАДИСЛАВІВНА (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ (56) UA 12459 U, 15.02.2006 UA 15459 U, 15.02.2006 UA 18045 U, 16.10.2006 UA 18821 U, 15.11.2006 UA 18898 U, 15.11.2006 UA 80650 C2, 10.10.2007 C2 1 3 88107 4 Cd3(PO4)2×5H2O (63,08% CdO). Одержаний розчин Cdx(PO4)2×n(NH3)×m(H2O), де x=1,0¸2,0; x вливають в 125мл ацетону. Утворюється донна n=1,5¸4,8; m=5,3¸6,2, одержують при заданому фаза у вигляді маслянистої рідини синього коспіввідношенні між вмістом металів шляхом розльору, яку далі відділяють від маточного розчину чинення механічної суміші Ni3(PO4)2×8H2O і і витримують при 15¸25°С до повного твердненСd3(РО4)2×5Н2О, взятих за мольного співвідноня. Висушують осад на повітрі до постійної маси. шення NiO : CdO від 2 : 1 до 1 : 2, у надлишку В результаті здійснення цього способу одержуконцентрованого водного розчину аміаку з подають полідисперсний порошок світло-зеленого льшим осадженням твердої сполуки шляхом вликольору, який за хімічним складом відповідає вання аміачного розчину фосфатів до ацетону і її брутто-формулі витримуванням на повітрі при 15¸25°С до повно1,5NiO×1,5CdO×P2O5×2,18NH3×5,3H2O, молекулярго тверднення та постійної маси. на формула фосфату Ni1,5Cd1,5 Синтез виконують у такому порядку. Механі(PO4)2×2,2NH3×5,3H2O. чну суміш наважок ортофосфатів нікелю(II) та Приклад 3. В 25мл 23%-го водного аміаку кадмію, взятих виходячи із заданого мольного розчиняють повністю при перемішуванні суміш співвідношення NiO : CdO в цільовому продукті, 2,00г Ni3(PO4)2×8H2O (41,65% NiО) і 1,32г повністю розчиняють у мінімальній дозі концентрованого водного аміаку. Одержаний розчин влиCd3(PO4)2×5H2O (63,08% CdO). Одержаний розчин вають в ацетон, утворену маслянисту донну фазу вливають в 125мл ацетону. Утворюється донна синього кольору відділяють від маточного розчифаза у вигляді маслянистої рідини синього кону і витримують на повітрі при 15-25°С до повнольору, яку далі відділяють від маточного розчину го тверднення та постійної маси. Одержують поі витримують при 15¸25°С до повного твердненлідисперсні речовини синього кольору, що ня. Висушують осад на повітрі до постійної маси. відповідають брутто-формулі: В результаті здійснення цього способу одержу(3-x)NiO×xCdO×P2O5×(1,5¸4,8)NH3×(5,3¸6,2)H2O. ють полідисперсний порошок світло-зеленого Приклад 1. В 25мл 23%-го водного аміаку кольору, який за хімічним складом відповідає розчиняють повністю при перемішуванні суміш брутто-формулі 3,00г Ni3(PO4)2×8H2O (41,65% NiO) і 0,99г 1,0NiO×2,0CdO×P2O5×1,54NH3×5,92H2O, молекуляCd3(PO4)2×5H2O (63,08% CdO). Одержаний розчин рна формула фосфату Ni1,0Cd2,0 вливають в 125мл ацетону. Утворюється донна (PO4)2×1,5NH3×5,9H2O. фаза у вигляді маслянистої рідини синього коЗагальна формула синтезованої речовини льору, яку далі відділяють від маточного розчину встановлена за її хімічним складом (табл. 1). і витримують при 15¸25°С до повного твердненВ одержаних сполуках наявність координованя. Висушують осад на повітрі до постійної маси. ного катіонами Ni2+ і Cd2+ аміаку підтверджено В результаті здійснення цього способу одержуданими ІЧ спектроскопії, тобто наявністю харакють полідисперсний порошок світло-зеленого терних смуг поглинання для координованих мокольору, який за хімічним складом відповідає лекул NH3 на ІЧ спектрах продуктів. У табл. 2 наведено характерні частоти смуг брутто-формулі 2,0NiO×1,0CdO×P2O5×4,83NH3×6,23 поглинання координованих молекул NH3 на ІЧ H2O, молекулярна формула фосфату Ni2,0Cd1,0 спектрах продуктів. (PO4)2×4,8NH3×6,2H2O. Приклад 2. В 25мл 23%-го водного аміаку розчиняють повністю при перемішуванні суміш 2,00г Ni3(PO4)2×8H2O (41,65% NiO) і 1,32г твердого Таблиця 1 Визначення хімічної формули ортофосфату аквааміннікелю(ІІ)-кадмію Компоненти продуктів NiO CdO P2O5 NH3 1 2 3 4 5 Вміст компонентів, %: Продукт за прикладом 1 24,10 21,12 23,13 13,38 Продукт за прикладом 2 19,47 33,06 24,56 6,41 Продукт за прикладом 3 12,27 42,56 23,40 4,32 Мольні частки компонентів: Продукт за прикладом 1 0,3226 0,1645 0,1629 0,7871 Продукт за прикладом 2 0,2606 0,2574 0,1730 0,3771 Продукт за прикладом 3 0,1643 0,3315 0,1649 0,2541 Стехіометричні коефіцієнти компонентів у брутто-формулі сполуки: Продукт за прикладом 1 2,0 1,0 1,0 4,83 Продукт за прикладом 2 1,5 1,5 1,0 2,18 Продукт за прикладом 3 1,0 2,0 1,0 1,54 Брутто-формула речовини за компонентним складом: Продукт за прикладом 1 2,0NiO×1,0CdO×P2O5×4,83NH3×6,23H2O Продукт за прикладом 2 1,5NiO×1,5CdO×P2O5×2,18NH3×5,30H2O Продукт за прикладом 3 1,0NiO×2,0CdO×P2O5×1,54NH3×5,92H2O Показники складу H2 O 6 18,26 16,45 17,58 1,0144 0,9139 0,9767 6,23 5,30 5,92 5 88107 6 Продовження таблиці 1 Хімічна формула за речовинним складом: Ni2,0Cd1,0 (PO4)2×4,8NH3×6,2H2O Ni1,5Cd1,5 (PO4)2×2,2NH3×5,3H2O Ni1,0Cd2,0 (PO4)2×1,5NH3×5,9H2O Продукт за прикладом 1 Продукт за прикладом 2 Продукт за прикладом 3 Однозначно наявність у молекулах синтезованих сполук координованого аміаку доводить поява смуг поглинання в інтервалі 1480-1390см-1; слабкі смуги поглинання в області 775-705см-1 відповідають лібраційним коливанням координованого аміаку. Асиметричні і симетричні валентні коливання групи РО43- в області 1015-570см-1 доводять при сутність ортофосфатної групи. Так, на ІЧ спектрах всіх сполук в області 1020-975см-1 розміщений ряд сильних смуг поглинання, які відносяться до асиметричних коливань групи РО43-, а в області 940930см-1 - до симетричних валентних коливань РО43-. Таблиця 2 -1 Частоти (см ) максимумів смуг поглинання в ІЧ спектрах ортофосфатів аквааміннікелю(ІІ)-кадмію Ni1,5Cd1,5 (РО4)2× 2,2NH3×5,3H2O 3450-3150 с.ш. 1650 пл. 1630 ср. 1605 ср. 1580 пл. 1465 сл. 1410 пл. 1390 пл. 1265 пл. 1230 ср. 1015 с 986 сл. 940 пл. 775 пл. 725 сл. 710 пл. Ni2,0Cd1,0 (РО4)2× 4,8NH3×6,2H2O 3470-3100 с.ш. 1640 ср. 1630 ср. 1610 пл. 1575 ср. 1460 сл. 1425 сл. 1390 пл. 1275 пл. 1235 ср. 1020 с 975 сл. 935 сл. 770 пл. 722 сл. 715 пл. Ni1,0Cd2,0(PО4)2× 1,5NH3×5,9H2O 3460-3130 с.ш. 615 пл. 570 ср. 543 сл. 620 сл. 575 ср. 540 сл. Віднесення смуг поглинання u(H2O), uas(NH3) 1620ср. 1560 пл. u(Н2О), uas(NH3) 1480 пл. 1455 сл. 1400 пл. ds(NH3) 1240 ср. ds(NH3) 995 с. uas(PO4) 930 сл. us(PO4) 740сл. 705 пл. rr(NH3) 610 пл. 572 ср. 530 пл. uas(PO4) us(PO4) u(Me-N) u(Me-O) с - сильна; ср. - середня; сл. - слабка; ш. - широка інтенсивна смуга; пл. - плече. Результати рентгенофазового аналізу показали, що синтезований ортофосфат акваамінніке лю(ІІ)-кадмію має кристалічну структуру, що задовільно індиціюється у ромбічній сингонії (табл.3). Таблиця 3 Кристалохімічні характеристики ортофосфатів аквааміннікелю(ІІ)-кадмію. Речовина Параметри кристалічної ґратки, нм Кути, град. b Об'єм комірки, 3 нм Сингонія а Ni2,0Cd1,0 (PO4)2×4,83NH3×6,23H2O Ni1,5Cd1,5 (PO4)2×2,18NH3×5,3H2O Ni1,0Cd2,0 (PO4)2×1,54NH3×5,92H2O Комп’ютерна верстка В. Мацело b с 0,6937 0,6130 1,1207 90,00 0,4766 ромбічна 1,7190 0,5832 0,5061 90,00 0,5073 ромбічна 1,7104 0,5866 0,5089 90,00 0,5106 ромбічна Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601