Твердий гідратований подвійний аміачний пірофосфат міді-цинку

Твердий гідратований подвійний аміачний пїрофосфат міді-цинку загальної формули (2 x)CuO-xZnOP2O5-3NH3(2^3)H2O, де х = 0,5-1,5, що одночасно містить макро- і мікроелементи для живлення рослин як хімічну речовину координаційної будови, яка одночасно містить іони міді (II) І цинку, на основі використання вихідних фосфатів у вигляді механічної суміші кристалічних СигРгО?-5НгО і 2пгРгО7-5НгО та водного розчину аміаку і ацетону. Корисна модель відноситься до хімічних сполук координаційної будови, зокрема, сполук міді та цинку з аміаком у твердому стані загальної формули Cu2-xZnxP2O7nNH3mH2O, де х=0,5-1,5; п=3; т=2-3. Дана речовина, що МІСТИТЬ одночасно мікрота макроелементи живлення рослин мідь, цинк, азот та фосфор, може бути використана як мікродобриво або біологічно-активна сполука, а також в органічному синтезі, у якості каталізатора. Найбільш близьким за хімічною суттю і досягнутим результатом до винаходу, що передбачається, є спосіб одержання кристалічного пдратованого аміачного дифосфату міді [Пат. 62782 А С01В25/26 UA /Кристалічний гідратований аміачний дифосфат міді та спосіб його одержання /Бюп. №12, 15.12.2003]. За цим способом кристалічний гідратований аміачний дифосфат міді загальної формули СіігРгОупШзтНгО, де п=1-3; т=1-5 одержують шляхом розчинення CU2P2O75H2O у надлишку водного розчину аміаку (23-25%-го), взятому із розрахунку 110-120% стехіометрично необхідної кількості для утворення іонів [Cu(NH3)4]2+, далі одержаний розчин вливають в ацетон, об'єм якого у 3-5 разів більший за об'єм аміачного розчину дифосфату 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. мікроелементу Си, що робить її односпрямованою за дією на рослини чи процеси; 2) недостатні умови для одержання індивідуальної сполуки, яка відноситься до подвійних пірофосфатів координаційної' будови. Корисною моделлю ставиться завдання одержати твердий подвійний гідратований аміачний пїрофосфат міді-цинку, в якому можна регулювати співвідношення вмісту Cu:Zn в межах від 1,50:0,5 до 0,5:1,5 (моль:моль). Поставлена корисна модель завдання досягається тим, що твердий гідратований подвійний аміачний пірофосфат міді-цинку, що одночасно містить макро- і мікроелементи для живлення рослин, згідно корисної моделі в якості катіону містить одночасно йони міді (II) і цинку, а для одержання продукту Індивідуального складу з загальною формулою {2-х)СиОх7пОРгО 5 ЗМН 3 {2^3)НгО, де х=0,5-1,5, як вихідну використовують механічну суміш кристалічних CU2P2O7 5Н2О та гпгРгО/БНгО, взятих за співвідношення Cu:Zn=(1,5-0,5):(0,5-1,5) так, щоб сума мольних часток Си і 2п дорівнювала 2,0, яку розчиняють у 23-25%-ному водному аміаку, взятому із розрахунку 120% від стехіометрично 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 міді і цинку 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. Недоліком прототипу стосовно об'єкту, що заявляється є: 1) наявність у складі речовини лише одного В якості вихідних реагентів використовують гі t 00 со 00 8384 дратовані пірофосфати міді і цинку загальної формули МЄ2Р2О75Н2О (де Me - Cu, Zn), концентрований водний розчин аміаку (23-ь25% мас.) та ацетон. Синтез виконують у такому порядку. Наважки пірофосфатів міді та цинку взятих в мольних кількостях від 0,25 до 0,75 розраховані виходячи із заданого мольного співвідношення Cu:Zn в цільовому продукті, повністю розчиняють у концентрованому водному аміаку, взятому у кількості, що відповідає дозі 120% від стехіометрично необхідної' для утворення іонів тетраамінміді та тетраамінцинку. Одержаний розчин вливають в ацетон, об'єм якого у 3 рази більший за об'єм аміачного розчину пірофосфатів міді та цинку При цьому формується донна фаза у з вигляді маслянистої рідини інтенсивно синього кольору. Маточний розчин зливають і донну фазу витримують на повітрі при 15-25°С до повного тверднення та досягнення постійної маси. Одержують полідисперсну речовину синього кольору, брутто-фор мули: (2x)CuOxZnO P2O5 3NH 3 (2-3)H 2 O, де х=0,5-1,5. Приклад 1. В 25,0мл 23%-го розчину аміаку розчиняють 2,96г твердого Си2РгО ? 5Н г О (40,7% CuO) та 1г твердого Zn 2 p2O 7 5H 2 O (41,2% ZnO) перемішуванням до повного розчинення. Одержаний розчин вливають в 74,0мл 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. Висушують осад на повітрі до постійної маси. В результаті здійснення способу одержують полідисперсний порошок синього кольору, який містить, % (мас): CuO - 28,5; ZnO - 9,3; Р2О5 - 34,5; NH 3 -13,5; Н2О - 14,2. Аніонний склад продукту становить в % (відн.): Р2О74" - 93,0; РО43" - 7,0. Брутто-формула речовини 1,5CuO0,5ZnOP2O53NH33H 2 O, молекулярна формула - Cui 5 Zn 0 5 Р2О7 3NH 3 ЗНгО. Вихід продукту за вмістом CuO, ZnO і Р 2 О 5 становить не менше 97%. Приклад 2. В 50,0мл 25%-го водного розчину аміаку розчиняють 3,95г твердого CU2P2O75H2O (40,7% CuO) та 3,98г твердого Zn 2 P 2 O 7 5H 2 O (41,2% ZnO) до повного розчинення. Одержаний розчин вливають в 150мл ацетону. Утворюється донна фаза у вигляді маслянистої рідини синього кольору, яку далі відділяють від маточного розчину і витримують при 15-J-25X до її тверднення. Висушують осад на повітрі до постійної маси. Одержують пслідисперсний порошок синього кольору, який містить в % (мас): CuO -20,1; ZnO -19,2; Р2О5 - 35,8; NH 3 -13,2; Н2О - 11,7. Аніонний склад продукту становить, % {відн.): / -91,8; - 8,2. Брутто-формула речовини CuO ZnO P2O5 3NH3 ЗН 2 О, молекулярна формула сполуки Cui, 0 Zn,,oP20 7 3NH 3 3H20. Вихід продукту за вмістом CuO, ZnO і Р2О5 становить не менше 98%. Приклад 3. В 25,0мл 23%-го концентрованого розчину аміаку розчиняють 0,99г твердого CU2P2O75H2O (40,7% CuO) та 2,99г твердого гпгРгОтбНгО (41,2% ZnO) перемішуванням до повного розчинення. Одержаний розчин вливають в 75,0мл ацетону. Утворюється донна фаза у вигляді маслянистої рідини синього кольору, яку далі відділяють від маточного розчину і витримують при 15н-25°С до повного її тверднення. Висушують осад на повітрі до постійної маси. Одержують полідисперсний порошок синього кольору, який містить в % (мас): CuO - 10,6; ZnO - 30,8; Р2О5 - 34,8; NH 3 - 12,8; Н2О -11,0. Аніонний склад продукту становить, % (відн.): Р2О74" -91,5; РО43" - 8,5. Брутто-формула речовини 0,5CuO1,5ZnOP2O5 3NH 3 2H 2 O, молекулярна формула - CUQ,5 Zni ,5 Р2О7 3NH 3 2H 2 O. Вихід продукту за вмістом CuO, ZnO 1 Р2О5 становить не менше 96%. Обґрунтування умов утворення твердого пдратованого подвійного аміачного пірофосфату міді-цинку наведене в табл.1. та 2. В табл.1 наведено дані, які свідчать, що одержання твердого гідратованого аміачного пірофосфату міді-цинку (має назву подвійний - два катіони) як індивідуальної сполуки (одна фаза), а не суміші, можливо лише за методикою пропонованого способу. Дані, які наведено в табл.2, свідчать, що цільовий продукт, тобто речовина індивідуального складу (одна фаза), утворюється за пропонованим способом при мольному співвідношенні у вихідній суміші пірофосфатів міді і цинку Cu;Zn=(1,50,5):{0,5-1,5) так, щоб сума мольних часток Си і Zn дорівнювала 2,0. За даними рентгенофазового аналізу одержаний за умов, які вказано в табл.1 та 2, твердий гідратований подвійний аміачний пірофосфат мідіцинку складу Сиг^ПхРаОупЫНзтНгО, де х=0,51,5; n=3; m=2-3, представлений однією фазою, тобто є індивідуальною сполукою з параметрами елементарної комірки кристалічної решітки ромбіо чної сингонії: а=6,860 о А А , о Ь=15,720 А , с=18,716 оЗ Д , V=2018,23 л (табл.З). Рентгенограми цільового продукту з діапазоном мольного співвідношення Cu:2n в межах від 1,50:0,5 до 0,5:1,5 (моль:моль) ідентичні, що свідчить про інтервал існування твердого розчину. ІЧ спектр твердого гідратованого подвійного аміачного піросфату міді-цинку, що дозволяє ідентифікувати функціональні групи, представлені в табл.4. За цими даними встановлено наявність в структурі речовини молекул Г\ІНз, Н2О та йонів 8384 P2O7 " координованих йонами міді і цинку у ви гляді комплексної сполуки. Таблиця 1 Співставлення складу сполуки, що заявляється з прототипами та аналогами № з/п 1 2 3 Основна причина непридатності для досягнення мети винаходу Утворені координаційні сполуки не містить координованого аміаку Утворюється суміш речовин Осаджував або Вихідні реагенти С к л а д твердої ф а з и ВИСОЛЮЮЧИЙ агент чи п р и й о м Аміачний розчин ZnSCUTaCuSO* Випаровування розчину Cu2P2O73,1NH32,8H2O Ацетон Zn 2 P 2 O 7 3NH 3 2H 2 O Розчин СигРгОт 5 Н 2 О ; Z n 2 P 2 O 7 5Н2О; N H 3 ; И2О *Си2Р2О75Н2О; K 2 ZnP 2 O 7 2H 2 O+ Ацетон Розчин К4Р2О7 Осад не утворюється КгСир2О72Н2О Осад у вигляді суміші перемінного складу О д и н катіон у складі с п о л у к и (відсутність цинку) О д и н катіон у складі сполуки (відсутність міді) Утворення цільового продукту не відбувається Утворюється цільовий п р о д у к т NH3; Н2О 4 Zn2P2O7 5Н2О; N H 3 ; Н2О 5 6 CU2P2O75H2O; Zn2p2O7 5H2O; NH3; Н2О СигРгОу 5 Н 2 О ; Zn2p2O7 5Н2О; NH 3 ; НгО №07 Ацетон (2-x)CuOxZnO ЗН2О РгОбЗШз за прототипом Таблиця 2 Умови одержання твердих гідратованих подвійних аміачних піросфатів міді-цинку № з/п Мольне співвідношення Cu.Zn у ВИХІДНІЙ суміші 1 1,90.0,10 Хімічний склад продукту, % мас. Вихід продукту за МеО, % 96 Аніонний склад, %РгО 5 (відн.) 4 Кількість фаз у складі твердого продукту заданими рентгенофазового аналізу Склад продуктів висолювання (без урахування ДОМІШКИ *моноформи РО.Д ЩО МІСТИТЬСЯ у вихідних СигР2О75Н2Ота Zn 2 P2O 7 5H 2 O) CuO ZnO РгО5 NH 3 Н2О РО/~ Р2О7 37,4 2,6 35,2 13,6 11,2 7,5 92,5 2 Суміш двох речовин Сіііеі^ПоггРгО? 35,2 13,0 11,7 7,0 93,0 1 9,3 34,5 13,5 14,2 7,0 93,0 1 20,1 19,2 35,8 13,2 11,7 8,2 91,8 1 96 10,6 30,8 35,8 12,8 10,0 8,5 91,5 1 95 5,1 36,4 36,3 13,1 9,1 9,3 90,7 2 2 1,80:0,20 97 35,6 4,5 3 1,5:0,5 97 28,5 4 1,0:1,0 98 5 0,5:1,5 6 0,25:1,75 V вихідні пірофосфати міді та цинку містять 6,0% Р2О5 (відн.) домішки моноформи 3,1NH 3 2,6H 2 O ClirsiZricuBPzOy 3,4ІМН 3 3,2Н г О Си^шгпоэтРэОу 3,0NH 3 2,7H 2 O Cuo.saZrH.sc^Cb 3,0NH 3 2,2H 2 O Суміш двох речовин 8384 Таблиця З Рентгенограма гідратованого твердого подвійного аміачно пірофосфату міді-цинку складу С № піку Оексп , 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2 9,2452 8,0019 6,1901 4,8931 4,6085 4,0037 3,3532 3,2831 3,0953 3,0162 2,8761 2,5993 2,5697 2,3407 2,3140 2,2197 1,9014 1,8344 1,6442 1,5696 0 А h k І Орозрачов, о 0 0 0 0 1 0 2 1 2 0 2 1 2 0 0 2 2 3 4 2 3 0 1 0 2 0 3 1 0 2 4 3 5 4 0 1 2 6 1 1 3 2 2 3 3 3 3 0 5 1 4 0 3 1 8 8 6 4 6 3 10 4 9,3579 8,0410 6,2386 4,8864 4,6154 4,0123 3,3511 3,2858 3,1002 3,0092 2,8697 2,5983 2,5598 2,3395 2,3140 2,2141 1,9022 1,8316 1,6445 1,5676 І. % 5 6 100 7 11 12 7 ЗО 6 34 14 7 9 20 15 6 14 6 6 6 5 А Таблиця 4 Частоти (см'1) максимумів смуг поглинання на !Ч спектрах кристалічного подвійного гідратованого аміачного пірофосфату міді-цинку Cu2-*ZnxP2O7 nNHa mH2O, де х=1,5-1,5; п=3; т=2-3. Cu2-xZnxP2O7 nNH 3 плНгО 3400-3100 с.ш.п. 1665 пл. 1600 ер. 1465 пл. 1430 ер. 1405 пл. 1350 пл. 1245 пл. 1120с. 1095 с. 1070 с. 1000 пл. 880с. 720ср. 550 сл. 510 ер. 460 пл. Смуги віднесення (НзО), 4NH 3 ) О), 4NH 3 ) iNH3) а(РОз)[Р2О7] ^РОзНРО) ^POP)[P 2 O 7 ] 4ОРО) sfOPO) Me-N Ме-0 С - сильна; ср. - середня; сл. - слабка; ш. - широка інтенсивність смуги поглинання; пл. - плече. 8384 Комп'ютерна верстка В. Мацело Підписне 10 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