Твердий подвійний гідратований аміачний пірофосфат міді-кадмію

Твердий подвійний гідратований аміачний пірофосфат міді-кадмію загальної формули Корисна модель відноситься до хімічних сполук координаційної будови, зокрема сполук міді та кадмію з аміаком у твердому стані загальної формули де х=0,5 або 1,5; n=2-3; m=2-4. Можливе застосування синтезованої речовини у якості складової частини люмінофорів або шихти для їх одержання, а також каталізатора в органічному синтезі. Найбільш близьким за хімічною суттю і досягнутим результатом до корисної моделі, що передбачається, є спосіб одержання кристалічного гідратованого аміачного дифосфату міді [Пат. 62782 А С01В25/26 UA /Кристалічний гідратований аміачний дифосфат міді та спосіб його одержання/ Бюл.№12, 15.12.2003]. За цим способом кристалічний гідратований аміачний дифосфат (пірофосфат) міді загальної формули де п=1-3; т=1-5 одержують шляхом розчинення СіїгРгОубНгО у надлишку водного розчину аміаку (23-25%-го), взятому із розрахунку 110-120% стехіометричне необхідної кількості для утворення іонів [Си(МНз)4]2+, далі одержаний розчин вливають в ацетон, об'єм якого у 3-5 разів більший за об'єм аміачного розчину пірофосфату міді, суміш перемішують протягом 5-10 хвилин до утворення донної фази, яку потім відділяють від розчину і витримують при температурі 15-25°С до її кристалізації, та досягнення постійної маси. Недоліком прототипу стосовно об'єкту, що заявляється є: наявність у складі речовини лише Cu2-xCdxP2C>7 nNH 3 mH 2 O, де х=0,5 або 1,5; п=2 + 3; т = 4 , що одночасно МІСТИТЬ два метали в одній молекулі речовини, одержаний як тверда координаційна сполука міді-кадмію індивідуального складу на основі використання вихідної механічної суміші кристалічних Cd2P2O7 5H2O та CU2P2O7 5Н2О, концентрованого водного розчину аміаку і ацетону. одного металу Си, що робить її односпрямованою за дією на хімічні та технологічні процеси; недостатні умови для одержання індивідуальної сполуки, яка відноситься до подвійних фосфатів координаційної будови. Корисної моделлю ставиться завдання одержати твердий подвійний гідратований аміачний пірофосфат міді-кадмію, в якому можна регулювати співвідношення вмісту Cu:Cd в широких межах їх мольних часток -(0,50-1,5):(1,5-0,5) моль:моль. Поставлене корисної моделлю завдання досягається тим, що у твердому подвійному гідратованому аміачному пірофосфаті міді-кадмію, що одночасно містить два метали в одній молекулі речовини, згідно винаходу в якості катіону містить одночасно йони міді(ІІ) та кадмію, а для одержання продукту індивідуального складу з загальною формулою де х=0,5 або 1,5; п=2-3; т = 4 як вихідну використовують механічну суміш кристалічних СсІгРгОубНгО та СіігРгОубНгО, взятих за співвідношення Cu:Cd=3:1 або 1:3 моль:моль так, щоб сума мольних часток Cd і Си дорівнювала 2,0, яку розчиняють у 23-25%-ному водному аміаку, взятому із розрахунку 120% від стехіометричне необхідної кількості для утворення комплексних тетраамінних йонів металів, а далі одержаний розчин вливають в ацетон, об'єм якого співвідноситься з об'ємом аміачного розчину пірофосфатів кадмію і міді як 3:1, донну фазу відділяють від маточного розчину і витримують при температурі 15-25°С до її тверднення, одночасно висушуючи осад на повітрі до постійної маси. 00 со 00 О) 8398 В якості вихідних реагентів використовують пдратовані пірофосфати МІДІ І кадмію загальної формули МЄ2Р2О7 5НгО (де Me-Cu, Cd), концентрований водний розчин аміаку (23-25% мас.) та ацетон. Приклад 1 В 30,0мл 23%-го водного аміаку розчиняють повністю при перемішуванні 2,96г твердого Cu 2 P2O 7 5H 2 O (40,7% CuO) та 1,18г твердого Cd2P2O7-5H2O (54,5% CdO). Одержаний розчин вливають в 90,0мл 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. Одночасно висушують осад на повітрі до постійної маси. В результаті здійснення цього способу одержують полідисперсний порошок синього кольору, що містить, % (мас): CuO - 27,4; CdO - 13,8; Р2О5 32,1; NH 3 - 11,0; Н2О - 15,7. Аніонний склад продукту становить, % (відн.): Р 2 О 7 4 ' - 94,0; РО 4 3 ' - 6,0. Брутто-формула речовини 1,5CuO0,5CdO-P2O5 3NH3-4H2O, молекулярна ґі формула Cui 5Cd05P2O7 3NH3-4H2O. Вихід продукту за вмістом CuO, CdO і P2Os складає не менше 97%. Приклад 2 В 25,0мл 25%-го водного аміаку розчиняють повністю при перемішуванні 0,99г твердого Си 2 Р2О 7 5Н 2 О (40,7% CuO) та 3,53г твердого Cd2P2O7-5H2O (54,5% CdO). Одержаний розчин вливають в 75мл ацетону. Утворюється донна фаза у вигляді маслянистої рідини синього кольору, яку далі ВІДДІЛЯЮТЬ від маточного розчину і витримують при 15-25°С до м тверднення Одночасно висушують осад на повітрі до постійної маси. Одержують полідисперсний порошок синього кольору, який містить, % (мас): CuO - 10,3; CdO 36,6, Р2О5 - 29,5; NH 3 -7,2, Н2О - 16,4. Аніонний склад продукту становить, % (відн.): Р2О74 -92,8; РО43" - 7,2. Брутто-формула речовини 0,6CuO-1,4CdOP2O5 3NH3-3H2O, молекулярна формула сполуки Cuo6Cdi4oP207-2NH3-4H20 Вихід продукту за вмістом CuO, CdO і Р2О5 складає не менше 98%. Обґрунтування умов утворення твердого пдратованого подвійного аміачного пірофосфату міді-кадмію наведене в таблицях 1 та 2. В таблиці 1 наведено дані, які свідчать, що одержання твердого пдратованого аміачного пірофосфату міді-кадмію (має назву подвійний - два катіони) як індивідуальної сполуки (одна фаза), а не суміші, можливо лише за методикою пропонованого способу. Таблиця 1 Співставлений складу сполуки, що заявляється з прототипами та аналогами № з/п ВИХІДНІ реагенти 1 РОЗЧИН К4Р2О7 2 C u 2 P 2 O 7 5H 2 O, C d 2 P 2 O 7 4H 2 O, N H 3 ) Н 2 О Осаджувач або висолюючий агент чи прийом Аміачний розчин CuSO4 та CdSO4 Випаровування розчину 3 *Cu 2 P 2 O 7 5H 2 O, N H 3 , H 2 O Ацетон 4 C d 2 P 2 O 7 4H 2 O, N H 3 , Н 2 О Ацетон 5 6 CU2P2O7 5Н 2 О, Cd 2 P 2 O 7 4H 2 O, NH 3 , H2O Cu 2 P 2 O 7 5H2O, Cd 2 P 2 O 7 4H2O, NH 3 , H2O Розчин К4Р2О7 Ацетон Склад твердої фази Основна причина непридатності для досягнення мети винаходу Утворені сполуки не містять координованого аміаку Осад у вигляді суміші перемінного Утворюється суміш речовин, а не індивідуальна сполука складу Один катіон у складі сполуки (відCu 2 P 2 O 7 3,1NH 3 2,8H 2 O сутність Cd) Один катіон у складі сполуки (відCd 2 P 2 O 7 3NH 3 5H2O сутність Си) Утворення цільового продукту не Осад не утворюється відбувається K2CuP2O7 2H 2 O+K 2 CdP 2 O 7 2H2O (2-x)CuO xCdO P2O5 3NH 3 4H2O Утворюється ЦІЛЬОВИЙ продукт * спосіб за прототипом За експериментальними даними, що наведені в таблиці 2, індивідуальні кристалічні продукти у формі подвійних солей утворюються в двох випадках: коли мольна частка Cd складає 1/3 від мольної частки Си, або навпаки, тобто при співвідношенні Cu:Cd - (1,5:0,5) та (0,60.1,40). При співвідношеннях близьких 1:1 замість однієї сполуки утворюються суміші двох сполук (пдратованого аміачного пірофосфату МІДІ та пдратованого аміачного пірофосфату кадмію). При зменшенні мольної частки МІДІ ЧИ кадмію до 0,2 (при загальній величині 2 моль металів на 1 моль продукту) також утворюються суміші окремих пдратованих аміачних пірофосфатів МІДІ та кадмію (у табл. 2 вказано 2 фази) Це свідчить про те, що ПОДВІЙНІ аміачні пірофосфати міді-кадмію як індивідуальні сполуки формуються, або на базі структури аміачного пірофосфату МІДІ, або на базі структури аміачного пірофосфату кадмію і мають обмеження за співвідношенням Cu.Cd на рівні 3:1 чи 1.3. За даними рентгенофазового аналізу синтезовані за таких умов тверді ПОДВІЙНІ пдратовані аміачні дифосфати міді-кадмію складу: 1 - Cui 5Cd05P2O7 3NH3-4H3O та 2 - Cuo6oCdi4oP207-2NH3-4H20 представлені кожен однією фазою, тобто є індивідуальними сполуками з параметрами елементарної комірки кристалічної решітки для (1) ромбічної сингони: а=8,773 А, Ь=9,127 А, с=18,757 A, V=1502,02 А 3 (таблиця 3) і для (2) моноклінної сингонм: а=12,856 A, b=30,099 A, c=8,248 A, V=3189,59 А 3 (таблиця 4) 8398 Таблиця 2 Умови одержання твердих подвійних гідратованих аміачних піросфатів міді-кадмію Вихід Мольне КІЛЬКІСТЬ фаз у ХІМІЧНИЙ склад продукту, % мас Аніонний Склад продуктів висолювання склад, Р 2 О 5 співвід- продукту складі твердого (без урахування домішки № ношення за МеО, (відн.) продукту за даними *моноформи РОА3, що місз/п Си:СсІ у рентгено-фазового % титься у вихідних ВИХІДНІЙ аналізу Cu2P 2 Cv5H 2 O та CuO CdO Р 2 О 5 NH 3 Н2О РО43- Р 2 О / суміші Cd2P2O 7 -4H 2 O) 1 0,21,8 17,1 93,8 0,1 Cu 2 P 2 O 7 -3NH 3 -2H 2 O+ 98 3,0 47,5 29,0 6,2 2 7,1 +0,9Cd 2 P 2 O 7 -2NH 3 -4H 2 O Суміш двох речовин 94,0 1 0,6:1,4 16,4 6,0 Cuo.eoCd^oPaO/^ONHs^^l-kO 2 98 10,3 36,6 29,5 7,2 17,1 93,0 2 0,55Cu 2 P 2 O r 3NH 3 -3H 2 O+ 98 24,4 3 1,1.0,9 18,9 30,0 9,5 7,0 Суміш двох речо+0,46Cd 2 P 2 O 7 -3NH 3 -5H 2 O вин 1 92,8 97 27,4 7,2 Cu1.5Cdo.5oP207-3,ONH3-3,8H20 4 1,5:0,5 13,8 32,1 11,1 15,6 92,0 2 1,8:0,2 97 35,2 34,9 8,0 0 ) 9Cu 2 P 2 O 7 -3NH 3 -2H 2 O+ 5 6,3 12,1 11,5 Суміш двох речо+0,1Cd 2 P 2 O 7 -3NH 3 -5H 2 O вин *ВИХІДНІ пірофосфатиміді та кадмію містять 5,0% Р 2 О 5 (відн.) домішки моноформи РО 4 3 Таблиця 4 Таблиця З Рентгенограма гідратованого твердого подвійного аміачного пірофосфату міді-кадмію складу Сій 5 Cd 0 5 P 2 O 7 3NH 3 4H 2 O № піку 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 deKcn-. А 7,9319 6,2452 5,0661 4,5787 4,0271 3,6442 3,3961 3,2774 3,1282 2,9986 2,8717 2,5854 2,4158 2,3528 2,2038 2,0226 1,5911 hk1 1 010 003 1 03 020 1 20 21 2 1 23 024 221 222 1 ЗО 026 232 035 234 240 427 dpo3paxt>B-i A 7,9468 6,2524 5,0916 4,5638 4,04872 3,6432 3,3984 3,2705 3,1185 2,9967 2,8745 2,5791 2,4156 2,3630 2,2060 2,0244 1,5908 Комп'ютерна верстка Н. Лисенко І,% 100 5 5 14 5 5 20 6 27 13 6 11 5 7 5 5 6 Рентгенограма твердого подвійного гідратованого аміачного пірофосфату міді-кадмію складу Си0 eoCdi 40P2O7 2NH3 4H2O № піку 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Оексп-і А 12,8140 9,6311 7,9633 7,5224 6,7011 5,6801 5,0112 4,7247 4,2744 4,0313 3,5955 3,3934 3,3193 3,1257 2,9987 2,7501 2,6829 2,5849 2,3506 Підписне hk1 1 00 1 20 01 1 040 1 1 1 1 31 060 1 -6 0 300 2-6 0 3-3 1 2-2 2 3-6 0 062 4-4 0 291 1 -1 3 3-6 2 2-5 3 Орозрахов , А 12,8463 9,5900 7,9551 7,5194 6,7329 5,6525 5,0129 4,7317 4,2821 4,0273 3,5944 3,3971 3,3192 3,1266 2,99512,7520 2,6799 2,5858 2,3430 І,% 12 12 100 90 7 13 7 20 7 12 8 21 13 27 17 9 8 13 9 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 - 4 2 , 01601