Подвійна сіль аквааміноортопірофосфату цинку-кадмію

Корисна модель відноситься до нових хімічних сполук координаційної будови, а саме подвійної солі цинку і кадмію з аміаком та ортофосфатним і пірофосфатним йонами у твердому кристалічному стані загальної формули ZnxCd5-x(PO4) 0,68-1,67(P 2O7) 2,0- 1,25×n(NH3)×m(H2O), де х=1,0¸2,5; n=2,5-4,9; m=6,6-8,6. Оскільки синтезована речовина містить одночасно елементи цинк і кадмій та фосфатні групи, то вона може виявляти люмінесцентні властивості і відноситися до кристалофосфорів. Відомий кристалічний гідратований аміачний дифосфат кадмію [Пат. 76207, C01G 11/00 UA / Кристалічний гідратований аміачний дифосфат кадмію та спосіб його одержання. - Бюл. №7, 17.07.2006]. Кристалічний гідратований аміачний дифосфат кадмію загальної формули [Cd2(NH3)n(H2O)4P2O7]×mH2O, де n=2-3; m=0,5-1, одержували шляхом розчинення Сd2Р2О7×4Н2О у концентрованому 23-25%-ному розчині водного аміаку, взятому із розрахунку 130% від стехіометрично необхідної кількості для утворення йонів тетрааміакату кадмію з подальшим осадженням сполуки з розчину при його вливанні в етанол, об'єм якого співвідноситься з об'ємом аміачного розчину дифосфату кадмію як (2-3):1, відділенням осаду від маточного розчину фільтруванням і його витримуванням на повітрі при температурі 15-25°С до постійної маси. Найбільш близьким за хімічною суттю і досягнутим результатом до корисної моделі, що передбачається, є індивідуальний аквааміноортофосфат цинку складу [Zn3(NH3)4(H2 O)(PO4) 2], одержаний шляхом розчинення кристалічного гідратованого ортофосфата цинку в концентрованому водному розчині аміаку з подальшим додаванням до розчину, що утворився, метанолу у кількості (2,9¸5,7) масових частин на 1 масову частину оксиду цинку, що міститься у вихідному розчині, відділенням донної фази і її висушуванням при кімнатній температурі до постійної маси. [Пат. №131025 CO1B 25/26 UA /Кристалічний фосфат аквааммінцинку як стимулятор росту кукурудзи і люпину білого та спосіб його одержання. Бюл. №1, 28.02.97]. Недоліком найближчого аналогу стосовно об'єкту, що заявляється, є: речовина-прототип не відноситься до подвійних гетерокатіонних солей; речовина-прототип не відноситься до гетероаніонних фосфатів цинку-кадмію; наявність у складі речовини-прототипу лише одного йону металу Zn2+, зменшує можливість виявлення сполукою люмінесцентних властивостей; наявність у складі речовини-прототипу лише однієї форми фосфат-йону ортоформи, зменшує діапазон утворення кристалічних форм фосфатів. Корисною моделлю ставиться завдання одержати у твердому кристалічному стані подвійну сіль аквааміноорто-пірофосфату цинку-кадмію, що відноситься до подвійних солей за складом катіонів, змішаних солей - за складом аніонів та координаційних солей - за будовою комплексного катіону, у якій можна регулювати мольне співвідношення між вмістом Zn2+ і Cd2+ в межах від 1,5:1,0 до 1,0:4,0. Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що отримання подвійної солі аквааміноортопірофосфату цинку-кадмію, у твердому кристалічному стані, що належить до змішаних солей за складом аніонів та координаційних солей - за будовою комплексного катіону, загальної формули ZnxCd5-x(PO4)0,68-1,67(P2 O7) 2,02+ і Cd2+ 1,25×n(NH 3) ×m(H 2O), де х=1,0¸2,5; n=2,5-4,9; m=6,6-8,6, у якій задане співвідношення між вмістом Zn забезпечується розчиненням механічної суміші Zn3(PO4)2×3H2O та Сd2Р2 О7×5Н2О, взятих за мольного співвідношення Zn2+:Cd2+ від 1,5:1,0 до 1,0:4,0, у надлишку концентрованого водного розчину аміаку з подальшим осадженням твердої сполуки додаванням ацетону і її витримуванням на повітрі при 15¸25°С до повного тверднення та постійної маси. Обґрунтування умов утворення подвійного кристалічного аквааміноорто-пірофосфату цинку-кадмію регульованого складу за вмістом катіонів металів чи фосфатни х аніонів наведено у табл. 1. Відповідно до наведених у табл. 1 даних, головними умовами утворення подвійного кристалічного аквааміноорто-пірофосфату цинку-кадмію регульованого складу за катіонною і аніонною компонентою є обов'язкове використання у якості вихідних реагентів суміші Zn3(PO 4)2×3H2O та Cd2P2O 7×5H2O, взятих у мольному співвідношенні Zn2+:Cd2+ від 1,5:1,0 до 1,0:4,0. Тобто, за наведеними в таблиці 1 даними, встановлено, що для отримання кристалічних продуктів, потрібно щоб мольна частка цинку в сполуці не перевищувала більше, ніж у 1,5 рази мольну частку кадмію. Тверду кристалічну подвійну сіль аквааміноорто-пірофосфату цинку-кадмію складу ZnxCd5-x(PO 4)0,681,67(P2O 7)2,0-1,25×n(NH 3)×m(H 2O) одержують шляхом розчинення суміші гідратованих ортофосфату цинку та дифосфату кадмію у надлишку 23-25%-го водного розчину аміаку, взятому із розрахунку 110-120% стехіометрично необхідної кількості для утворення йонів [Me(NH3)4]2+. Синтез виконують в такій послідовності: наважки дрібнодисперсних Zn3(PO4) 2×3H2O та Cd2P2 O7×5H2O, взятих в заданому мольному співвідношенні відповідно Zn:Cd, змішують між собою і повністю розчиняють у надлишку 23-25%-го водного розчину аміаку, взятого у 110-120%-ному надлишку від стехіометрично розрахованої кількості. Далі до аміачного розчину ортофосфату цинку та дифосфату кадмію додають ацетон, об'єм якого у 3-5 разів більший за об'єм аміачного розчину. Утворену маслянисту донну фазу відділяють від маточного розчину і витримують на повітрі при 15¸25°С до повного тверднення та постійної маси. Приклад 1. Дрібнодисперсні наважки ортофосфату цинку (52,98% ZnO) масою 2г, та дифосфату кадмію (56,36% CdO) масою 1,88г (мольне співвідношення Zn:Cd=1,0:1,0) змішують і суміш розчиняють у 50мл 25%-го водного розчину аміаку. Далі отриманий аміачний розчин вливають до 150мл ацетону. Утворену безколірну маслянисту донну фазу відділяють від маточного розчину і витримують на повітрі при 15¸25°С до закінчення її кристалізації та досягнення постійної маси. Одержують речовину білого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто-формулі 1,2ZnO×1,2CdO×P2O5×2,4NH3×3,8H2O або молекулярній формулі Zn2,5Cd2,5(PO4) 1,67(P2 O7) 1,25×4,9NH3×7,8H2O. Приклад 2. Дрібнодисперсні наважки ортофосфату цинку (52,98% ZnO) масою 0,848г, та ди фосфату кадмію (56,36% CdO) масою 2г (мольне співвідношення Zn:Cd=1,0:1,5) змішують і суміш розчиняють у 50мл 25%-го водного розчину аміаку. Далі отриманий аміачний розчин вливають до 150мл ацетону. Утворену маслянисту безколірну донну фазу відділяють від маточного розчину і витримують на повітрі при 15¸25°С до закінчення її кристалізації та досягнення постійної маси. Одержують речовину білого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто-формулі 0,9ZnO×1,35CdO×P2O5×2,0NH3×3,5H2O або молекулярній формулі Zn2,0Cd3,0(PO4) 1,33(P2 O7) 1,5×4,5NH3×7,9H2O. Приклад 3. Дрібнодисперсні наважки ортофосфату цинку (55,6% ZnO) масою 0,665г, та дифосфату кадмію (56,36% CdO) масою 2,5г (мольне співвідношення Zn:Cd=1,0:4,0) змішують і суміш розчиняють у 50мл 25%-го водного розчину аміаку. Далі отриманий аміачний розчин вливають до 150мл ацетону. Утворену маслянисту безколірну донну фазу відділяють від маточного розчину і витримують на повітрі при 15¸25°С до закінчення її кристалізації та досягнення постійної маси. Одержують речовину білого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто-формулі 0,43ZnO×1,7CdO×P2O5×1,1NH3×3,7H2O або молекулярній формулі Zn1,0Cd4,0(PO4) 0,67(P2 O7) 2,0×2,5NH3×8,6H2O. Приклад 4. Дрібнодисперсні наважки ортофосфату цинку (52,98% ZnO) масою 2г, та дифосфату кадмію (56,36% CdO) масою 1,26г (мольне співвідношення Zn:Cd=1,5:1,0) змішують і суміш розчиняють у 50мл 25%-го водного розчину аміаку. Далі отриманий аміачний розчин вливають до 150мл ацетону. Утворену маслянисту безколірну донну фазу відділяють від маточного розчину і витримують на повітрі при 15¸25°С до закінчення її кристалізації та досягнення постійної маси. Одержують речовину білого кольору, яка за хімічним складом відповідає брутто-формулі 1,5ZnO×1,0CdO×P2O5×2,4NH3×3,3H2O або молекулярній формулі Zn2,0Cd3,0(PO4)1,33(P 2O7) 1,5×4,5NH3×7,9H2O. В табл. 2 наведено обґрунтування умов утворення аквааміноорто-пірофосфату цинку-кадмію індивідуального складу. Зокрема, встановлена залежність складу продуктів реакції від мольних співвідношень ZnO:CdO у вихідній суміші відповідних фосфаті в цинку та кадмію. За хімічним складом синтезованої таким чином речовини встановлена її загальна хімічна формула. В одержаних сполуках наявність координованих катіонами Zn та Cd молекул аміаку підтверджено даними ІЧ спектроскопії. У табл. 3 наведені характеристичні частоти смуг поглинання координованих молекул NH3 на ІЧ спектрах продуктів і вказано на їх відсутність у вихідних Zn3(PO4) 2×3H2O та Cd2P2O 7×5H2O. Таким чином, на ІЧ спектрі подвійної солі аквааміноорто-пірофосфату цинку-кадмію спостерігаються смуги поглинання в інтервалі 1455-1245см-1, характерні для координованої молекули аміаку, які відсутні на ІЧ спектрах вихідних гідратованих ортофосфату цинку і пірофосфату кадмію, що співпадає також із даними щодо складу речовин, одержаними за результатами їх хімічного аналізу. Асиметричні і симетричні валентні коливання групи РО43- і Р2О74- у області 1090-535см -1, доводять присутність орто- та пірофосфатної груп, є наявними в ІЧ спектрах досліджених сполук. За даними рентгенофазового аналізу всі синтезовані за таких умов подвійні кристалічні солі аквааміноортопірофосфату цинку-кадмію є індивідуальними сполуками, представленими однією фазою, склад яких відповідає загальній формулі Zn xCd5-x(PO 4)0,68-1,67(P2O 7)2,0-1,25×n(NH3)×m(H2O), де х=1,0¸2,5; n=2,5-4,9; m=6,6-8,6 з параметрами елементарної комірки, наведеними у таблиці 4. Синтезована речовина відноситися до кристалофосфорів, містить одночасно елементи цинк і кадмій та фосфа тні групи, і може виявляти люмінесцентні властивості.