1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал неорганической химии
  4. T. 66, № 7, 2021

Журнал неорганической химии, 2021, T. 66, № 7, стр. 921-924

Изучение растворимости системы Ca(ClO3)2–[90% C2H5OH + 10% C10H11ClN4]–H2O

Ж. Ш. Бобожонов a, *, Ж. С. Шукуров a, А. С. Тогашаров a, М. Х. Ахмаджонова a

a Институт общей и неорганической химии АН РУз
100170 Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77-а, Узбекистан

* E-mail: jamshid_chem@mail.ru

Поступила в редакцию 12.01.2021
После доработки 02.03.2021
Принята к публикации 03.03.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

Визуально-политермическим методом исследована растворимость компонентов в системе Ca(ClO3)2–[90% C2H5OH + 10% C10H11ClN4]–H2O в интервале температур от –43.6 до +50.0°С. На фазовой диаграмме разграничены поля кристаллизации льда, Ca(ClO3)2 · 6Н2О, Ca(ClO3)2 · 4Н2О, Ca(ClO3)2 · 2Н2О и ацетамиприда. Изучено изменение физико-химических свойств растворов, обладающих инсектицидной активностью, в зависимости от соотношения компонентов. Компоненты систем сохраняют свою индивидуальность при совместном присутствии. Результаты исследования систем указывают на возможность получения жидкого дефолианта с инсектицидной активностью.

Ключевые слова: дефолианты, диаграмма растворимости, ацетамиприд, хлорат кальция

ВВЕДЕНИЕ

Среди многочисленных химических препаратов наиболее перспективными являются хлоратсодержащие неорганические соединения, которые являются малотоксичными и относительно быстро разлагаются в почве [1–3]. Они положительно влияют на семена урожая и его качество.

Осенью, в период раскрытия коробочек, хлопковая тля может нанести посевам хлопчатника большой ущерб [4–7]. Тля загрязняет волокна хлопка-сырца клейкими сахаристыми выделениями. Такое волокно в процессе хранения загнивает. Выход волокна из загрязненного сырца снижается, затрудняется работа перерабатывающего оборудования, загрязненное волокно обладает меньшей прочностью. Вышеизложенное обусловливает необходимость создания малотоксичных эффективных дефолиантов, обладающих инсектицидной активностью [8, 9].

Ацетамиприд применяется в качестве инсектицида в борьбе против сосущих вредителей хлопчатника [10, 11], этанол – в качестве растворителя ацетамиприда [12], а также в качестве этиленпродуцента [13, 14]. Проникая в растения, этанол легко превращается в этилен под действием обезвоживающих реагентов и тем самым способствует повышению уровня этилена в растительном организме [15, 16].

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Объекты исследования – хлорат кальция, этанол и ацетамиприд. Хлорат кальция получали по обменной реакции плавленого хлористого кальция с хлоратом натрия в среде ацетона по методике [17]. Использовали ацетамиприд марки “х. ч.” с наименованием (Е)-N1-[(6-хлор-3-пиридил)метил]-N2-циано-N1-метилацетамидин согласно номенклатуре IUPAC [18].

Cодержание кальция определяли объемным комплексонометрическим методом [19], содержание хлорат-иона – объемным перманганатометрическим методом (ГОСТ 10483-77), элементный анализ на углерод, азот, водород проводили c помощью аналитических детекторов электронного сканирующего микроскопа (Zeiss EVO MA10) [20].

В работе применяли визуально-политермический [21] (стеклянный ртутный термометр ТН-6 с диапазоном измерения от –30 до +60°С и спиртовой стеклянный термометр ТЛ-15 с диапазоном измерения от –100 до +20°С) и пикнометрический [22] методы. Вязкость растворов определяли с помощью вискозиметра ВПЖ, рН растворов – на pH-метре FE20 Mettler Toledo, показатель преломления – на рефрактометре ИРФ 454 модели БМ.

Для физико-химического обоснования процесса получения нового класса дефолианта [23], обладающего инсектицидно-активным свойством [24], нами изучена растворимость компонентов в системе Ca(ClO3)2–[90% C2H5OH + 10% C10H11ClN4]–H2O визуально-политермическим методом в широком температурном интервале.

Растворимость компонентов в системе Ca(ClO3)2–[90% C2H5OH + 10% C10H11ClN4]–H2O изучена с помощью семи внутренних разрезов (рис. 1), из которых разрезы I–IV исследованы со стороны [90% C2H5OH + 10% C10H11ClN4]–H2O к вершине Ca(ClO3)2, разрезы V–VII – со стороны Ca(ClO3)2–H2O к вершине [90% C2H5OH + 10% C10H11ClN4].

Рис. 1.

Политерма растворимости системы Ca(ClO3)2–[90% C2H5OH + 10% C10H11ClN4]–H2O.

На основе политерм растворимости бинарных систем и внутренних разрезов построена политермическая диаграмма растворимости от эвтектической точки замерзания –43.6 до +50.0°С, которая характеризуется наличием областей кристаллизации льда, Ca(ClO3)2 · 6Н2О, Ca(ClO3)2 · 4Н2О, Ca(ClO3)2 · 2Н2О и ацетамиприда. Эвтектическая точка системы соответствует 30.2% Ca(ClO3)2, 44.0% [90% C2H5OH + 10% C10H11ClN4] и 25.8% H2O при –43.6°С.

Поля кристаллизации льда, Ca(ClO3)2 · 6Н2О и C10H11ClN4 сходятся в одной тройной нонвариантной точке (–43.6°С) системы. Как видно из рис. 1, основная фигуративная точка соответствует –23.4°C. Установлены химические составы равновесных растворов [25] и соответствующие им температуры кристаллизации (табл. 1).

Таблица 1.  

Двойные и тройные узловые точки системы Ca(ClO3)2–[90% C2H5OH + 10% C5H11ClN4]–H2O

Состав жидкой фазы, % tкр, °С Твердая фаза
Ca(ClO3)2 [90% C2H5OH + + 10% C5H11ClN4] Н2О
62.4 – 37.6 –6.8 Ca(ClO3)2 · 2Н2О + Ca(ClO3)2 · 4Н2О
63.2 7.6 29.2 –1.3 »
63.2 14.8 22.0 6.8 »
62.4 22.4 15.2 14.3 »
61.2 31.2 7.6 27.1 »
58.4 41.6 – 45.2 »
54.8 – 45.2 –27.2 Ca(ClO3)2 · 4Н2О + Ca(ClO3)2 · 6Н2О
55.2 8.0 36.8 22.1 »
55.2 8.8 36.0 –22.8 »
54.8 18.0 27.2 –17.5 »
54.0 27.6 18.4 –7.2 »
52.0 38.8 9.2 5.2 »
42.0 58.0 – 37.0 »
45.6 – 54.4 –40.3 Лед + Ca(ClO3)2 · 6Н2О
44.4 11.0 44.6 –41.2 »
40.4 24.0 35.6 –41.4 »
32.4 40.4 27.2 –42.8 »
30.2 44.0 25.8 –43.6 Лед + Ca(ClO3)2 · 6Н2О + [90% C2H5OH + + 10% C5H11ClN4]
– 1.6 98.4 –1.9 Лед + [90% C2H5OH + 10% C5H11ClN4]
10.0 1.8 88.2 –2.2 »
19.2 3.8 77.0 –6.5 »
31.6 13.6 54.8 –18.3 »
33.0 17.6 49.4 –23.4 »
33.0 27.0 40.0 –32.1 »
30.8 41.6 27.6 –41.9 »
27.2 54.6 18.2 –8.3 Ca(ClO3)2 · 6Н2О + [90% C2H5OH + + 10% C5H11ClN4]
25.6 60.0 14.4 –5.2 »
14.4 85.6 – 1.8 »

На политермическую диаграмму состояния нанесены изотермы через каждые 10°С. Построены проекции политермических кривых растворимости на боковые стороны системы Ca(ClO3)2–H2O и [90% C2H5OH + 10% C10H11ClN4]–H2O.

Изменение температуры и концентрации компонентов в системе не оказывает существенного влияния на взаимную растворимость. В системе не происходит образования новых химических соединений, компоненты сохраняют свою индивидуальность.

С целью обоснования процесса получения растворов с участием хлората кальция, этанола и ацетамиприда изучено взаимодействие компонентов и физико-химические свойства растворов в системе [40% Ca(ClO3)2 + 60% H2O]–[90% C2H5OH + + 10% C10H11ClN4]. Определены температура кристаллизации, рН, плотность, вязкость и показатель преломления растворов данной системы в зависимости от содержания компонентов при температуре 25°С (табл. 2).

Таблица 2.  

Физико-химические и реологические свойства системы [40% Ca(ClO3)2 + 60% H2O]–[90% C2H5OH + + 10% C10H11ClN4] при температуре 25°С

Содержание компонентов, % рН Плотность
ρ, г/см3		 Показатель преломления света, nD tкр, °С Вязкость η, мм2/с
40% Ca(ClO3)2 + + 60% H2O 90% C2H5OH + + 10% C10H11ClN4
100.0 – 7.13 1.306 1.3798 –18.4 1.180
95.2 4.8 7.11 1.302 1.3807 –19.6 1.225
88.0 12.0 7.06 1.294 1.3820 –21.6 1.285
82.4 17.6 7.02 1.288 1.3829 –23.4 1.335
76.8 23.2 7.10 1.281 1.3829 –20.1 1.370
72.0 28.0 7.15 1.276 1.3828 –17.4 1.405
64.0 36.0 7.23 1.264 1.3827 –13.6 1.450
59.2 40.8 7.28 1.260 1.3826 –11.7 1.453
51.6 48.4 7.34 1.250 1.3825 –8.8 1.530
44.8 55.2 7.41 1.240 1.3824 –6.7 1.575
39.0 61.0 7.46 1.232 1.3822 –5.2 1.610
33.6 66.4 7.50 1.223 1.3820 –3.8 1.645
29.0 71.0 7.54 1.221 1.3819 –2.5 1.670
24.7 75.3 7.57 1.224 1.3818 –1.8 1.695
20.0 80,0 7.61 1.208 1.3816 –1.0 1.715

Согласно приведенным данным состав–температура кристаллизации, рассматриваемая система характеризуется наличием двух ветвей кристаллизации с явными изломами на кривых растворимости. Кристаллизация льда продолжается до температуры –23.4°С и содержания 10%-ного спиртового раствора ацетамиприда, составляющего 17.6%. При температуре кристаллизации выше –20.1°С и концентрации 10%-ного спиртового раствора ацетамиприда выше 23.2% в системе кристаллизуется чистый ацетамиприд.

Анализ диаграммы состав–рН системы [40% Ca(ClO3)2 + 60% H2O]–[90% C2H5OH + + 10% C10H11ClN4] показывает, что с увеличением концентрации 10%-ного спиртового раствора ацетамиприда величина рН растворов уменьшается до 7.02 в двойных точках, отвечающих совместному существованию льда с ацетамипридом. Увеличение концентрации 10%-ного спиртового раствора ацетамиприда >17.6% приводит к постепенному повышению рН.

Плотность исследуемой системы монотонно уменьшается от 1.306 до 1.208 г/см3, а вязкость увеличивается от 1.18 до 1.715 мм2/с.

Анализ диаграммы состав–показатель преломления показывает, что показатель преломления системы повышается до 1.3829 в двойных точках, отвечающих совместному существованию льда с ацетамипридом. Дальнейшее увеличение концентрации 10%-ного спиртового раствора ацетамиприда приводит к постепенному уменьшению показателя преломления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, установлено, что в изученной системе не происходит химического взаимодействия между компонентами. Изученная система является системой простого эвтонического типа. Показано, что путем растворения 10%-ного спиртового раствора ацетамиприда в водном растворе хлората кальция можно получить жидкий дефолиант с инсектицидной активностью.

Список литературы

  1. Toghasharov A.S., Askarova M.K., Tukhtaev S. // East Europ. Sci. J. Wschodnioeur. Czasop. Nauk. 2016. V. 3. № 8. P. 56.

  2. Тогашаров А.С., Шукуров Ж.С., Тухтаев С. Новые дефолианты на основе хлоратов и техногенных отходов хлопкоочистительных заводов. Ташкент: Навруз, 2019.

  3. Хамдамова Ш.Ш., Тухтаев С., Дадамухамедова Н. // Universum: техн. науки. 2018. Т. 55. № 10. С. 42. https://7universum.com/ru/tech/archive/item/6412

  4. Singh R., Singh G. // Aphids. Singapore: Springer, 2021. https://doi.org/10.1007/978-981-15-8075-8_3

  5. El-Sherbeni A.E.-H.E.-D., Khaleid M.S. et al. // Bull. Natl. Res. Cent. 2019. V. 63. P. 57. https://doi.org/10.1186/s42269-019-0103-0

  6. Shera P.S., Kumar V., Jindal V. // Sucking Pests of Crops. Singapore: Springer, 2020. https://doi.org/10.1007/978-981-15-6149-8_8

  7. Rajendran T.P., Birah A., Burange P.S. // Pests and Their Management. Singapore: Springer, 2018. https://doi.org/10.1007/978-981-10-8687-8_11

  8. Шукуров Ж.С., Тогашаров А.С., Аскарова М.К. и др. Комплексно действующие дефолианты, обладающие физиологически активными и инсектицидными свойствами. Ташкент: Навруз, 2019.

  9. Shukurov Z.S., Askarova M.K., Tukhtaev S. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. № 2. P. 275. [Шукуров Ж.С., Аскарова М.К., Тухтаев С. // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. № 2. С. 261.] https://doi.org/10.1134/S0036023618020201

  10. Basit M. // Phytoparasitica. 2018. V. 46. P. 183. https://doi.org/10.1007/s12600-018-0659-5

  11. Anees M., Shad S.A. // Cotton Production and Uses. Singapore: Springer, 2020. https://doi.org/10.1007/978-981-15-1472-2_11

  12. Xi Zhao, Ali Farajtabar, Hongkun Zhao et al. // J. Chem. Eng. 2019. V. 64. № 8. P. 3505. https://doi.org/10.1021/acs.jced.9b00294

  13. Veselova S.V., Burkhanova G.F., Nuzhnaya T.V. // Russ. J. Plant. Physiol. 2016. V. 63. P. 609. https://doi.org/10.1134/S1021443716050150

  14. Noreen S., Mahmood S., Faiz S. et al. // Cotton Production and Uses / Eds. Ahmad S., Hasanuzzaman M. Singapore: Springer, 2020. https://doi.org/10.1007/978-981-15-1472-2_8

  15. Zemlyanskaya E.V., Omelyanchuk N.A., Erma-kov A.A. et al. // Russ. J. Gen. Appl. Res. 2017. № 7. P. 335. https://doi.org/10.1134/S2079059717030169

  16. Шарипов С.Я. Получение дефолиантов на основе хлоратов, 2-бутин-1,4-диола, моноэтаноламина и этилового спирта. Дис. … канд. тех. наук. Ташкент, 2007.

  17. Набиев М.Н., Шаммасов Р., Тухтаев С. и др. Способ получения хлорат-хлорид кальциевого дефолианта А.с. 1143691 СССР // Открытия. Изобретения. 1985. № 9. С. 84.

  18. Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р. и др. Справочник по пестицидам. М.: Химия, 1985.

  19. Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. М.: Химия, 1970.

  20. Климова В.А. Основные микрометоды анализа органических соединений М.: Химия, 1975.

  21. Трунин А.С., Петрова Д.Г. Визуально-политермический метод. Куйбышев: Куйбышевский политех. ин-т, 1977.

  22. Здановский А.Б. Галлургия. Л.: Химия, 1972.

  23. Умаров А.А., Кутянин Л.И. Новые дефолианты: поиск, свойства, применения. М.: Химия, 2000.

  24. Адилов З.Х. Химия и технология получения хлоратсодержащих дефолиантов, обладающих инсектицидными свойствами. Автореф. дис… канд. тех. наук. Ташкент, 2010.

  25. Boyd C.E. // Water Quality. Springer, Cham. 2020. https://doi.org/10.1007/978-3-030-23335-8_4

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал неорганической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал