ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНЫХ СИСТЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИХ 2-ХЛОРЭТИЛФОСФОНОВУЮ КИСЛОТУ И АММИАК Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНЫХ СИСТЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИХ 2-ХЛОРЭТИЛФОСФОНОВУЮ КИСЛОТУ И АММИАК

Абдурахманов Улугбек Курганбаевич

канд. хим. наук, доц. кафедры медицинской химии, Андижанский государственный медицинский институт, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: Chemist au@list.ru

PHYSICO-CHEMICAL STUDY OF WATER SYSTEMS INCLUDING 2-CHLOROETHYLPHOSPHONIC ACID AND AMMONIA

Ulugbek Abduraxmanov

Kandidat of Chemical Sciences, Andijan State Medical Institute, Republic of Uzbekistan, Andijan

АННОТАЦИЯ

Визуально политермическим методом изучена растворимость в системе 2 -хлорэтилфосфоновая кислота -аммиак - вода от -50,8 °С до 50 °С и на основе политерм растворимости бинарных систем и внутренних разрезов построена политермическая диаграмма системы. На политермической диаграмме растворимости разграничены поля кристаллизации льда, 2-хлорэтилфосфоновой кислоты и соединений QCH2CH2PO(OH)2*NH3, ClCH2CH2PO(OHV2NH3.

ABSTRACT

The solubility in the system was studied visually by the polythermal method. 2-chloroethylphosphonic acid - ammonia - water from -50.8 °C to 50 °C and a polythermal diagram of the system was constructed based on the solubility polytherms of binary systems and internal sections. On the polythermal solubility diagram, the fields of crystallization of ice, 2-chloroethylphosphonic acid and compounds ClCH2CH2PO(OH)2^NH3, ClCH2CH2PO(OHV2NH are distinguished.

Ключевые слова: аммиак, 2-хлорэтилфосфоновая кислота, политерма растворимости, 2-хлорэтилфосфонат аммония, 2-хлорэтилфосфонат диаммония.

Keywords: ammonia, 2-chloroethylphosphonic acid, solubility polytherm, 2-chloroethylphosphonate of ammonium, 2-chloroethylphosphonate of diammonium.

Предуборочное удаление листьев заметно ускоряет созревание коробочек хлопчатника. Поэтому дефолиация - важное агротехническое мероприятие, способствующее повышению сбора урожая хлопка-сырца [1].

Одним из важнейших показателей дефолиантов, обуславливающих широкое практическое применение, является их экологическая безопасность. Для создания новых малотоксичных дефолиантов, отличающихся высокой эффективностью, необходимо дешевое и недефицитное сырье [2].

Целью настоящей работы является получение различных соединений на основе 2-хлорэтилфос-фоновой кислоты, возникающие при синтезе новых дефолиантов.

Для характеристики поведения исходных компонентов при их совместном присутствии в широком концентрационном и температурном интервале изучена система 2-хлорэтилфосфоновая кислота - аммиак - вода.

Система аммиак - вода, являющаяся составляющей частью изучаемой системы, была объектом исследований ряда авторов [3; 5; 6].

Данные, полученные нами, хорошо согласуются с литературными. На диаграмме плавкости системы ClCН2CН2РO(OH)2-NHз выявлены линии ликвидуса 2-хлорэтилфосфоновой кислоты и два новых соединения : aCН2CН2РO(OH)2• aCН2CН2РO(OH)2•2NHз.

Для системы aCН2CН2Р0(0H)2-NHз-Н20 изучено семь внутренних разрезов (рис. 1). По данным политерм бинарных систем и внутренних разрезов построена политермическая диаграмма растворимости системы 2-хлорэтилфосфоновая кислота - аммиак -вода от температуры полного замерзания системы (-50,8 °С) до 50 °С, на которой разграничены поля кристаллизации льда, 2-хлорэтилфосфоновой кислоты и соединений aCН2CН2РO(OH)2•NHз, aCН2CН2РO(OH)2•2NHз. Установлены две тройные точки системы, для которых определены температуры кристаллизации и составы равновесного раствора (табл. 1).

Библиографическое описание: Абдурахманов У.К. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНЫХ СИСТЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИХ 2-ХЛОРЭТИЛФОСФОНОВУЮ КИСЛОТУ И АММИАКА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 12(90). URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/12 712

Рисунок 1. Политерма растворимости системы 2-хлорэтилфосфоновая кислота - аммиак - вода

На политермической диаграмме растворимости внутри полей кристаллизации через каждые 10 °С нанесены изотермы растворимости. Построены проекции политермических кривых растворимости на стороны 2-хлорэтилфосфоновая кислота - вода и аммиак - вода.

Как видно из приведенных данных, в изученной системе образуются новые фазы

С1СН2СН2РО(ОН)2^Нз, С1СН2СН2РО(ОИ)2^2КЫЗ, которые выделены в кристаллическом виде и идентифицированы химическим, рентгенофазовым, дерива-тографическим и ИК-спектроскопическим методами анализа.

Таблица 1.

Двойные и тройные узловые точки системы 2-хлорэтилфосфоновая кислота - аммиак - вода

Состав жидкой фазы, масс.% Температура кристаллизации, °С Твердая фаза

С1СН2СН2РО(ОН)2 ]]Нз Н2О

50,4 - 49,6 -46,0 Лед + С1СН2СН2РО(ОН)2

48,6 0,7 50,7 -46,4 То же

40,2 4,1 55,7 -48,0 То же

80,0 5,0 15,0 -26,0 С1СН2СН2РО(ОН)2 + С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3

57,8 5,6 36,6 -36,4 То же

45,4 6,0 48,6 -41,5 То же

37,2 6,4 56,4 -47,2 То же

Состав жидкой фазы, масс.% Температура кристаллизации, °С Твердая фаза

С1СШСШРО(ОН)2 ]]Нз Н2О

34,0 6,7 59,3 -50,8 Лед + С1СН2СН2РО(ОН)2 + С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3

30,0 7,7 62,3 -49,6 Лед + С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3

25,6 9,6 64,8 -49,4 Лед + С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3+ С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3

30,0 10,0 60,0 -47,0 С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3+ С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3

41,6 11,1 47,3 -36,8 То же

51,2 12,2 36,6 -23,6 То же

22,1 11,2 66,7 -28,4 Лед + С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3

8,8 16,0 75,2 -27,8 То же

Химический анализ фазы, выделенной из предполагаемой области кристаллизации С1СН2СН2РО(ОН)2*№Ы3, дал следующие результаты:

найдено, масс.%; С - 14,31; Н - 5,93; N - 8,48; С1 -22,13; P2O5 - 43,11. вычислено масс.%: С - 14,86; Н - 5,57; N - 8,67; С1 - 21,98; P2O5 - 43,96; а для С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3:

найдено, масс.%: С -13,10; Н - 7,21; N - 15,33; С1 - 20,18; P2O5 - 39,18. вычислено, масс.%: С -13,45; Н - 6,72; N - 15,69; С1 - 19,89; P2O5 - 39,78.

Образование моно- и диаммоний-2-хлорэтил-фосфонатов подтверждается данными рентгенофа-зового анализа, согласно которому они имеют индивидуальные кристаллические решетки, которые не характерны для исходных компонентов (рис. 2).

Рисунок 2. Рентгенограммы: 1 - С1СН2СН2РО(ОН)2*МНз; 2 - С1СН2СН2РО(ОН)2*МНз

Характерными температурными эффектами на кривых нагревания аммонийных солей 2-хлорэтил-фосфоновой кислоты являются эффекты плавления и разложения. С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3 плавится при 140 °С. При 260 °С происходит его разложение с удалением 41,3% вещества. Эндотермический эффект, наблюдаемый при 356 °С, соответствует удалению 10,7% вещества. Дальнейшее разложение 2-хлорэтилфосфоната аммония не характеризуется ярко выраженными температурными эффектами. Общая потеря массы при нагревании соединения до 600 °С составляет 77,3%.

Аналогический характер представляют кривые нагревания С1СН2СН2РО(ОНу2КЫ3. На деривато-

грамме его температуре плавления соответствует эндотермический эффект при 132 °С. Последующие термоэффекты, наблюдаемые при 252 и 282 °С, отвечают разложению его с удалением соответственно 12-20% вещества. При нагревании до 600 °С потеря массы по ТГ дериватограммы составляет 62,0%.

Характерные полосы поглощения Уа и Vаs колебания связей свободного аммиака обычно наблюдаются в области частот 3336 и 3414 см-1 [4].

В ИК-спектре С1СН2СН2РО(ОН)2^Н3, C1CН2CН2РO(OH)2•2NH3 эти полосы исчезают и появляются новые полосы поглощения в области частот 3310-3000 см-1, обусловленные валентными колебаниями NH4+ группы (рис. 3). В соединениях

симметричные и асимметричные валентные колебания РO(OH)2 группы смещаются в низкочастотную область соответственно на 15-50 и 15-20 см-1 по сравнению со свободной молекулой 2-хлорэтилфос-

фоновой

кислоты.

Кроме того, в спектре

ClCН2CН2РO(OH)2•NHз в области валентных симметричных колебаний vs (РO(OH)2) наблюдаются две полосы при 955-920 см-1, указывая на неравноценность двух гидроксильных групп.

Рисунок 3. ИК-спектры: 1 - ClCH2CH2PO(OH)2*NH3; 2 - aCH2CH2PO(OH)2*2NH

Полученные данные показывают, что в рассматриваемых соединениях связь между аммиаком и 2-хлорэтилфосфоновой кислотой осуществляется за счет ионной связи в результате образования аммонийных солей.

В результате взаимодействия аммиака с 2-хлорэтилфосфоновой кислотой в водной среде образуется 2-хлорэтилфосфонат аммония и диаммония, для

которых определены области кристаллизации, температурные и концентрационные пределы существования. Из них 2-хлорэтилфосфонат аммония предложен в качестве дефолианта хлопчатника.

Определены дефолиирующие активности, оптимальные нормы расхода на единицу посевов площади и разработан способ получения на основе диаграмм растворимости.

Список литературы:

1. Абдурахманов У.К. Синтез дефолиантов на основе карбамида, тиокарбамида, аммиака, 2-хлорэтилфосфоновой, фосфорной, моно- и трихлоруксусных кислот: Автореф. дис. ... канд. хим. наук. - Ташкент, 1991. - 21 с.

2. Абдурахманов У.К. Физико-химическое изучение процесса образования 2-хлорэтилфосфоната мочевины // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. - 2021. - № 5 (83) / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11633.

3. Абдурахманов У.К., Холбоев Ю.Х. Фазовые равновесия в водных системах из трихлорацетата и тиомочевины // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. - 2020. - № 9 (75) / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/10683.

4. Атлас ИК-спектров фосфорорганических соединений. - М. : Наука, 1977. -С. 85.

5. Киргинцев А.Н., Трушникова Л.Н., Лаврентьева В.Г. Растворимость неорганических веществ в воде. - Л. : Химия, 1972. - 248 с.

6. Справочник по растворимости / отв. ред. В.В. Кафаров. - М. - Л. : АН СССР, 1961. - Т. I. - Кн. I. - 960 с.