Кристалічний гідратований пірофосфат літію-калію та спосіб його одержання

1. Кристалічний гідратований пірофосфат літію-калію загальної формули Li2K2Р2О7.nН2О, де n=4-5. 2. Спосіб одержання кристалічного гідратованого пірофосфату літію-калію за п.1, який полягає в тому, що розчини солей К4Р2О7 і LiClO4, взяті відповідно до мольного співвідношення К2О і Li2O 2:1, піддають обмінній взаємодії з подальшим видаленням утвореного осаду КСlО4 фільтруванням, потім додають до одержаного фільтрату ацетон та відділяють утворену донну фазу декантацією, далі її витримують на повітрі при 15-25°С до повного тверднення та досягнення постійної маси. UA (21) a200814882 (22) 24.12.2008 (24) 12.07.2010 (46) 12.07.2010, Бюл.№ 13, 2010 р. (72) КОПІЛЕВИЧ ВОЛОДИМИР АБРАМОВИЧ, ЖИЛЯК ІВАН ДМИТРОВИЧ, КОВАЛЬ ВАЛЕНТИН ЯКИМОВИЧ, КАРИЧКОВСЬКА ГАННА ІВАНІВНА (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ (56) El-Horr N., Bagieu M. Structure de la forme de haute temperature du polyphosphate de lithium et de potassium: LiK(PO3)2. - Acta crystallogr. - 1985. 41, N 8. – Abstract. E. Steger, B. Kassner Spektroskopische Untersuchungen an kondensierten Phosphaten und Phosphorsauren. X. Die Infrarotspektren einiger Alkali- und Erdalkali-Diphosphate // Zeitschr. anorg. und allg. Chem. - 1967. - Vol. 355, Is. 3-4. - Abstract. Mazurak Z. at all Optical spectra, energy levels and intensity analysis of tripositive rare earth ions in C2 2 (19) 1 3 91291 (Ван Везер. Фосфор и его соединения. - М: Изд-во иностр. лит. - 1962. - С.477-480), однак подвійні пірофосфати літію-калію невідомі. Найбільш близькими за хімічною суттю є крис. талічний пірофосфат літію складу Li4P2O7 2H2O, який одержано взаємодією розчинів сульфату, нітрату або хлориду літію з пірофосфатом калію чи натрію або шляхом нейтралізації пірофосфорної кислоти до рН ~5 карбонатом літію з наступним висолюванням пірофосфату літію ацетоном, описані в прототипі: Steger E., Käβner В. Die Infrarotspektren einiger Alkali- und ErdalkaliDiphosphate. -Ztschr. anorg. und allg. Chem. - 1967. - Bd.355, H. 3/4. - s.131-144. Недоліком прототипу стосовно об'єкту, що заявляється, є неможливість одержання кристалічного гідратованого пірофосфату літію-калію за вказаною процедурою внаслідок ряду причин: наявність у складі речовини-аналогу лише одного металу Li; недостатні умови для одержання індивідуальної сполуки, яка відноситься одночасно до подвійних солей за складом катіонів, пірофосфатних солей - за складом аніону. Винаходом ставиться завдання одержати кристалічний гідратований пірофосфат літію-калію. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що кристалічний подвійний пірофосфат літіюкалію, загальної формули Li2K2Р2О7·nН2О (де n=4 5), як сполуку індивідуального складу одержують на основі обмінної взаємодії розчинів солей K4Р2О7 і LiClO4, взятих відповідно до мольного співвідношення K2О і Li2O 2:1. Синтез виконують у такому порядку. Наважки солей K4Р2О7 і LiClO4, взятих відповідно до мольного співвідношення K2О і Li2O2:1, розчиняють у воді, а потім до розчину К4Р2О7 додають розчин LiClO4 до одержання осаду KСlО4. При цьому частина йонів калію зв'язується хлорат-йонами і випадає в осад у вигляді малорозчинної сполуки KСlО4, який відділяють від розчину фільтруванням. До одержаного фільтрату при постійному перемішуванні вливають ацетон, внаслідок чого утворюється рухлива донна фаза, яку відділяють від маточного розчину декантацією і витримують її на повітрі при 15 25°С до повного тверднення та досягнення постійної маси. Приклад 1. Наважки K4Р2О7 масою 8,71г розчиняють в 50мл води, LiClO4 масою 5,32г розчиняють в 50мл води, а потім до розчину пірофосфату калію до 4 дають розчин перхлорату літію до одержання осаду KСlO4, який відділяють фільтруванням. До одержаного фільтрату при постійному перемішуванні вливають ацетон об'ємом 60 мл, внаслідок чого утворюється рухлива донна фаза, яку відділяють від маточного розчину декантацією і витримують на повітрі при 15 25°С до повного тверднення та досягнення постійної маси. В результаті одержують полідисперсний кристалічний продукт білого кольору, який за хімічним складом відповідає брутто-формулі K2О·Li2О·Р2О5·4Н2О, молекулярна формула речовини Li2K2Р2О7·4Н2О. Приклад 2. Наважки K4Р2О7 масою 17,40г розчиняють в 120мл води, LiClO4 масою 10,60г розчиняють в 100мл води, а потім до розчину пірофосфату калію додають розчин перхлорату літію до одержання осаду KСІО4, який відділяють фільтруванням. До одержаного фільтрату при постійному перемішуванні вливають ацетон об'ємом 120мл, внаслідок чого утворюється рухлива донна фаза, яку відділяють від маточного розчину декантацією і витримують на повітрі при 15 25°С до повного тверднення та досягнення постійної маси. Таким чином одержують полідисперсний кристалічний продукт білого кольору, який за хімічним складом відповідає брутто-формулі K2О·Li2О·Р2О5·4,5Н2О, молекулярна формула речовини Li2K2Р2О7·4,5Н2О. Приклад 3. Наважки K4Р2О7 масою 4,35г розчиняють в 60мл води, LiClO4 масою 2,16г розчиняють в 60мл води, а потім до розчину пірофосфату калію додають розчин перхлорату літію до одержання осаду KСІО4, який відділяють фільтруванням. До одержаного фільтрату при постійному перемішуванні вливають ацетон об'ємом 50мл, внаслідок чого утворюється рухлива донна фаза, яку відділяють від маточного розчину декантацією і витримують на повітрі при 15 25°С до повного тверднення та досягнення постійної маси. В результаті одержують полідисперсний кристалічний продукт білого кольору, який за хімічним складом відповідає брутто-формулі K2О·Li2О·Р2О5·5Н2О, молекулярна формула речовини Li2K2Р2О7·5Н2О. Загальна формула синтезованої речовини встановлена за її хімічним складом (див. табл. 1). Таблиця 1 Визначення хімічної формули подвійного пірофосфату літію-калію Показники складу продукт за прикладом 1 продукт за прикладом 2 Компоненти продуктів P2O5 Li2O K2O PO43P2O74Вміст компонентів, % 42,00 8,84 27,86 1,8 98,2 40,90 8,61 27,14 2,1 97,9 H2O 21,3 23,4 5 91291 6 Продовження таблиці 1 продукт за прикладом 3 продукт за прикладом 1 продукт за прикладом 2 продукт за прикладом 3 продукт за прикладом 1 продукт за прикладом 2 продукт за прикладом 3 39,86 2,4 97,6 Брутто-формула продукту за компонентним складом K2O·Li2O·P2O5·4H2O K2O·Li2O·P2O5·4,5H2O K2O·Li2O·P2O5·5H2O Хімічна формула за речовинним складом* Li2K2P2O7·4H2O Li2K2P2O7·4,5H2O Li2K2P2O7·5H2O 8,40 26,45 25,3 * Без урахування домішок РО43За даними рентгенофазового аналізу синтезований даним способом кристалічний гідратований подвійний пірофосфат літію-калію Li2K2Р2О7·nН2О (де n=4 5), представлений однією фазою, тобто є речовиною індивідуального складу з наступними параметрами елементарної комірки кристалічної ґратки моноклинної сингонії: а=11,130 Å, b=25,564 Å, с=5,191 Å, =96,42, V=1467,77 Å3 (табл.2). Таблиця 2 Рентгенографічна характеристика зразку кристалічного гідратованого подвійного пірофосфату літію-калію Li2K2Р2О7·nН2О (де n=4 № 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 d exp. 2 11,1031 5,5358 4,8875 4,4024 3,6852 3,5333 3,2862 3,2505 3,0410 2,8422 2,6370 2,5834 2,3933 2,3698 1,8854 1,8526 1,8420 1,5428 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева hk1 3 100 200 220 230 300 151 061 330 340 350 360 012 042 191 372 442 600 323 Підписне 5) d cal. 4 11,0605 5,5303 4,8748 4,4099 3,6868 3,5346 3,2810 3,2500 3,0446 2,8369 2,6381 2,5821 2,4026 2,3688 1,8857 1,8528 1,8434 1,5457 I 5 100 75 6 6 11 5 8 25 13 5 28 5 15 5 6 6 7 5 Тираж 26 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