ПЕРЕТВОРЕННЯ СОЛІ ГРЕМА ПРИ ТЕМПЕРАТУРІ 300°С

 

 

Каричковська Г.І.

кандидат сільськогосподарських наук, доцент кафедри хімії Уманського національного університету садівництва

Бойко М.М.

асистент кафедри хімії Уманського національного університету садівництва

 

ПЕРЕТВОРЕННЯ СОЛІ ГРЕМА ПРИ ТЕМПЕРАТУРІ 300°С 

 

Сіль Грема (NaPO3)n відноситься до конденсованих фосфатів, яку  одержують шляхом розплавлення NaH2PO4 при температурі вище 700°С і різким охолодженням розплаву [1]. При повільному охолодженні утворюється циклотрифосфат Na3P3O9.

Процес утворення солі Грема з різних вихідних речовин представляє інтерес у плані вивчення кінетики її перетворення. Для досліджень розраховану кількість NaH2PO4, Na2HPO4 і Н3РО4 розчиняли у воді. Одержаний розчин випаровували, а сіль, що одержували при цьому висушували при температурі 100–110°С, подрібнювали, просівали крізь сито з розміром отворів 0,25 мм і зберігали в ексикаторі над Р2О5.

Одержані зразки солі у платинових чашках поміщали у муфельну піч при температурі 700°С на 30 хвилин. Розплав, що утворювався при цьому виливали на мідну пластинку для швидкого охолодження, в результаті чого одержували „сльозинки", які і являли собою сіль Грема. Ці „сльозинки" переносили у скляні пробірки і запаювали під глибоким вакуумом. Нагрівання різних компонентів були одержані три зразки солі Грема: 1) з чистого   NaH2PO4; 2) з суміші 99 мол.% NaH2PO4 і 1 мол.% Н3РО4; 3) з суміші 95 мол.% NaH2PO4 і 5мол.% Na2HPO4. Хроматографічний аналіз одержаних зразків солі Грема показав, що це поліфосфати і циклотрифосфати. Поліфосфати визначали шляхом переведення їх  у   нерозчинні   солі   барію,   а  циклотрифосфати   з   солями   барію   не утворюють нерозчинних солей.

         Встановлено, що склад зразків солі Грема залежить від домішок. Додавання фосфатної кислоти зменшує кількість циклотрифосфату, а додавання Na2HPO4 збільшує його кількість. У зразках солі Грема міститься 76,2–93,6% поліфосфатів і 6,4–23,8% циклотрифосфатів.

Для   дослідження    кінетики   перетворення    одержаних зразків солей    Грема їх поміщали у піч при температурі 300°С і витримували в ізотермічних умовам протягом певного часу, потім їх охолоджували, подрібнювали і розчиняли у воді. Сіль, що не розчинилася, відділяли шляхом фільтрування. Для визначення кількості поліфосфатів до фільтрату додавали 10 %-ний розчин ВаСІ2 і нейтралізували за фенолфталеїном для повного їх осадження. В цих умовах поліфосфати випадали в осад у вигляді Ва(РО3)2, який відділяли і перераховували на  NaPO3.

Циклофосфати не осаджуються солями барію, тому їх визначали за різницею між загальним вмістом всіх фосфатів і сумою нерозчинної солі та поліфосфатів.

Якісний   склад   поліфосфатів   перевіряли   за   допомогою   методу хроматографії на папері типу „хроматографічна швидка" у висхідному потоці   розчинника.   У   якості   рухомої   фази   для   розділення   фосфатів використовували    кислий спиртовий  розчинник.

За даними хроматографічного аналізу всі одержані зразки солі Грема мають однаковий якісний склад: циклотрифосфати, циклотетрафосфати і вищі олігофосфати, розчинні у воді.

Встановлено, що склад розчинних поліфосфатів залежить від тривалості нагрівання і від співвідношення вмісту Na2O і Р2О5. Хроматографічний аналіз зразків, які нагрівали при 300°С протягом 10 годин показав, що у них присутні орто-, піро-, три- та поліфосфати й інші розчинні олігофосфати. Поліфосфати спочатку перетворюються у циклотрифосфати протягом 100 год, а в подальшому циклотрифосфати перетвоюються у нерозчинну сіль Мадрела.

На початку нагрівання сіль Грема з помітною швидкістю перетворюється у циклотрифосфат, який після 100-годинного нагрівання перетворюється у нерозчинний поліфосфат натрію. Це підтверджено хроматографічним аналізом. Протягом всього періоду нагрівання у розчині були присутні циклотрифосфати та інші олігофосфати. Кількість нерозчинної солі Мадрела після 100-годинного нагрівання збільшується, а кількість циклотрифосфатів, відповідно, зменшується. Поліфосфати перетворюються у циклотрифосфати, які після 30-годинного нагрівання перетворюються у нерозчинну сіль Мадрела.

Отже, швидкість перетворення солі Грема у циклотрифосфат залежить від добавок і тривалості нагрівання. Максимальну швидкісті перетворення мали зразки солі Грема, одержані при температурі 700°С із сумішей, що складалися із 99 мол.% NaH2PO4 і 1 мол.% Н3РО4 та 95 мол.% NaH2PO4 і мол.5% Na2HPO4. Кількість нерозчинних поліфосфатів у них – мінімальна.

 

Таблиця 1.

Кількісний склад солі Грема, одержаної при температурі 700оС

Зразок

Масова частка, %

поліфосфату

Цикл отри-

фос­фату

нерозчинних

поліфосфатів

КН2РО4

87,1

12,9

немає

99 мол.% NaH2PO4 1мол.% Н3РО4

93,6

6,4

немає

99 мол.% NaH2PO4 і

5 мол.% Na2HPO4

76,2

23,8

немає

 

 

1.    Ван Везер. Фосфор и его соединения. Под ред. А.И.Шерешевского. Пер. с англ. –М: Изд-во иностранной литературы, 1962.– 687 с. 

Подсекция 3. Неорганическая химия.

Каричковська Г.І.

кандидат сільськогосподарських наук, доцент кафедри хімії Уманського національного університету садівництва

Бойко М.М.

асистент кафедри хімії Уманського національного університету садівництва

 

ПЕРЕТВОРЕННЯ СОЛІ ГРЕМА ПРИ ТЕМПЕРАТУРІ 300°С 

 

Сіль Грема (NaPO3)n відноситься до конденсованих фосфатів, яку  одержують шляхом розплавлення NaH2PO4 при температурі вище 700°С і різким охолодженням розплаву [1]. При повільному охолодженні утворюється циклотрифосфат Na3P3O9.

Процес утворення солі Грема з різних вихідних речовин представляє інтерес у плані вивчення кінетики її перетворення. Для досліджень розраховану кількість NaH2PO4, Na2HPO4 і Н3РО4 розчиняли у воді. Одержаний розчин випаровували, а сіль, що одержували при цьому висушували при температурі 100–110°С, подрібнювали, просівали крізь сито з розміром отворів 0,25 мм і зберігали в ексикаторі над Р2О5.

Одержані зразки солі у платинових чашках поміщали у муфельну піч при температурі 700°С на 30 хвилин. Розплав, що утворювався при цьому виливали на мідну пластинку для швидкого охолодження, в результаті чого одержували „сльозинки", які і являли собою сіль Грема. Ці „сльозинки" переносили у скляні пробірки і запаювали під глибоким вакуумом. Нагрівання різних компонентів були одержані три зразки солі Грема: 1) з чистого   NaH2PO4; 2) з суміші 99 мол.% NaH2PO4 і 1 мол.% Н3РО4; 3) з суміші 95 мол.% NaH2PO4 і 5мол.% Na2HPO4. Хроматографічний аналіз одержаних зразків солі Грема показав, що це поліфосфати і циклотрифосфати. Поліфосфати визначали шляхом переведення їх  у   нерозчинні   солі   барію,   а  циклотрифосфати   з   солями   барію   не утворюють нерозчинних солей.

         Встановлено, що склад зразків солі Грема залежить від домішок. Додавання фосфатної кислоти зменшує кількість циклотрифосфату, а додавання Na2HPO4 збільшує його кількість. У зразках солі Грема міститься 76,2–93,6% поліфосфатів і 6,4–23,8% циклотрифосфатів.

Для   дослідження    кінетики   перетворення    одержаних зразків солей    Грема їх поміщали у піч при температурі 300°С і витримували в ізотермічних умовам протягом певного часу, потім їх охолоджували, подрібнювали і розчиняли у воді. Сіль, що не розчинилася, відділяли шляхом фільтрування. Для визначення кількості поліфосфатів до фільтрату додавали 10 %-ний розчин ВаСІ2 і нейтралізували за фенолфталеїном для повного їх осадження. В цих умовах поліфосфати випадали в осад у вигляді Ва(РО3)2, який відділяли і перераховували на  NaPO3.

Циклофосфати не осаджуються солями барію, тому їх визначали за різницею між загальним вмістом всіх фосфатів і сумою нерозчинної солі та поліфосфатів.

Якісний   склад   поліфосфатів   перевіряли   за   допомогою   методу хроматографії на папері типу „хроматографічна швидка" у висхідному потоці   розчинника.   У   якості   рухомої   фази   для   розділення   фосфатів використовували    кислий спиртовий  розчинник.

За даними хроматографічного аналізу всі одержані зразки солі Грема мають однаковий якісний склад: циклотрифосфати, циклотетрафосфати і вищі олігофосфати, розчинні у воді.

Встановлено, що склад розчинних поліфосфатів залежить від тривалості нагрівання і від співвідношення вмісту Na2O і Р2О5. Хроматографічний аналіз зразків, які нагрівали при 300°С протягом 10 годин показав, що у них присутні орто-, піро-, три- та поліфосфати й інші розчинні олігофосфати. Поліфосфати спочатку перетворюються у циклотрифосфати протягом 100 год, а в подальшому циклотрифосфати перетвоюються у нерозчинну сіль Мадрела.

На початку нагрівання сіль Грема з помітною швидкістю перетворюється у циклотрифосфат, який після 100-годинного нагрівання перетворюється у нерозчинний поліфосфат натрію. Це підтверджено хроматографічним аналізом. Протягом всього періоду нагрівання у розчині були присутні циклотрифосфати та інші олігофосфати. Кількість нерозчинної солі Мадрела після 100-годинного нагрівання збільшується, а кількість циклотрифосфатів, відповідно, зменшується. Поліфосфати перетворюються у циклотрифосфати, які після 30-годинного нагрівання перетворюються у нерозчинну сіль Мадрела.

Отже, швидкість перетворення солі Грема у циклотрифосфат залежить від добавок і тривалості нагрівання. Максим