«Получение и установка состава кристаллогидрата фосфата цинка и изучение его свойств»

метки: Фосфат, Получение, Кристаллогидрат, Химия, Монофосфат, Исходный, Применение, Группа

Интенсивное развитие химии фосфатов, начавшееся с середины столетия, привело к выделению ее в отдельную область химии и технологии неорганических материалов. Особое место среди фосфатов занимают соединения двухвалентных металлов, в частности безводные фосфаты, применяемые в самых различных областях народного хозяйства. Это основные источники минерального фосфатного сырья, важные фосфатные удобрения. Перспективны как кристаллические фосфаты, так и стекла на их основе, обладающие комплексом свойств, в некоторых отношениях превосходящих свойства силикатных и оксидных материалов[1].

Фосфаты – это соединения, в которых атомы фосфора тетраэдрически координированы четырьмя атомами кислорода. Соединение, содержащие отдельные ионы РО ₄ ^3- , названы монофосфатами (ранее ортофосфаты), а те соединения, в которых кроме тетраэдров РО ₄ в каркасе структуры имеются ионы кислорода, компенсирующие общий заряд катионов, — оксифосфатами. Для двухвалентных металлов ныне известны четыре соотношения МО:Р ₂ О ₅ — 8:1, 5:1, 4:1, 10:3.

Фосфаты, содержащие более одного катиона, названы двойными, тройными и т.д. (в общем случае – разнокатионными), а в случае более сложного анионного состава – смешанными фосфатами. Надо отметить, что в отечественной литературе термин «смешанные фосфаты» часто применяются неадекватно, т.е. в отношении, как катионов, так и анионов.

1. Теоретическая часть

1.1 Получение фосфатов двухвалентных металлов

Синтез безводных фосфатов двухвалентных металлов, как правило, связан с термообработкой исходных соединений и их смесей. Методы синтеза можно разделить на две группы. Первая группа – термолиз кислых фосфатов или кристаллогидратов фосфатов, полученных из растворов различными способами. Вторая группа – термообработка (включая твердофазный синтез) исходных смесей, одним из компонентов которой являются соединения двухвалентного металла (в частности,оксиды), а вторым – соединения, содержащие фосфатный анион. Вторая группа методов является прямым и, в большинстве случаев, более коротким способом получения безводных фосфатов. Наиболее распространённый и удобный метод синтеза последних базируется на реакции между оксидом (карбонатом) двухвалентного металла и дигидрофосфатом аммония.

Методы защиты от коррозии металлов и сплавов

... метод осаждения защитных металлических покрытий получил очень широкое распространение в промышленности. По сравнению с другими способами нанесения металлопокрытий он имеет ряд серьезных преимуществ: высокую экономичность (защита металла от коррозии ... покрытия покрытия НеорганическиеОрганическиеКатодныеАнодные Неорганические эмали, оксиды металлов, соединения хрома, фосфора и др. Лакокрасочные ...

Реакции образования конденсированных фосфатов методом нагревания М

При сравнительно низких температурах

Из всех указанных исходных составов получены фосфатные стекла, различающиеся только по температуре стеклообразования при одинаковом соотношении Р/ M ^II : повышение температуры наблюдается в ряду Pb – Zn – Cu – Mn – Ba – Cd – Ca – Sr – Co – Mg – Fe – Ni – Be .

1. 2. Применение фосфатов двухвалентных металлов

По практическому применению в качестве исходного сырья важнейшими являются монофосфаты кальция. К ним в первую очередь относится основной источник фосфора – минералы апатитовой группы. Кроме того, эти соли составляют основу костей и зубов, и является наиболее широко применяемой группой минеральных удобрений. Зубные пасты, корм для скота, пищевая промышленность – только часть практического применение монофосфатов кальция.

В последние десятилетия обозначились целые области современной техники, где нашли применение новые материалы, созданные на базе индивидуальных соединений или сложных фосфатных систем. В качестве катализаторов успешно применяются фосфаты магния, кальция, кадмия. Фосфаты магния, например, катализируют многие реакции органического синтеза (конденсацию ацетальдегида в кротоновой альдегид, разложение бутандиола – 1,3 в бутадиен).

В фосфатных связках используются соединения магния, кобальта, меди. Цинкофосфатный цемент широко применяется в зубоврачебной технике. Большой интерес представляют фосфатирующие грунты, покрытия и краски, содержащие фосфаты магния, марганца, меди, цинка. И обладающие защитными свойствами. Фосфаты свинца проявили себя как сегнетоэлектрики и ферроэластики. Люминесцентные лампы и телевидение – области народного хозяйства, которые в последнее десятилетия вызвали повышенный интерес к люминофорам. Матрицей для них служит целый ряд фосфатов двухвалентных металлов: фосфаты магния, кальция, цинка, стронция, кадмия, бария.

Биологическая роль кальция и магния

... растворимы фосфаты кальция и магния). Причем с ростом порядкового номера растворимость солей снижается. Такой характер изменения растворимости солей играет важную роль в биологическом действии катионов этой группы. Уменьшение растворимости кальция фосфата и карбоната ...

Расширяется поиск составов специальных стекол для различных отраслей новой техники. Чаще всего это стекла очень сложного состава, в который нередко входят фосфаты двухвалентных металлов.

1. 2. Получение фосфатов и монофосфатов цинка

Известны три модификации монофосфатов цинка: низкотемпературные α-, высокотемпературные β- и γ- Zn ₃ ( PO ₄ ) _2. α- Zn ₃ ( PO ₄ ) ₂ получен из ZnO и H ₃ PO ₄ в системе ZnO — P ₂ O ₅ . Он является продуктом дегидратации Zn ₃ ( PO ₄ ) ₂ •4 H ₂ O (гопеит) при температуре выше 600°.

Монофосфаты цинка представляют интерес как люминесцентные материалы. При исследовании связи между структурной монофосфатов цинка и люминесценцией установлено, что эмиссионная длина волны Mn ²⁺ (если этот ион добавлен как примесь) возрастает с повышением координационного числа люминесцирующего иона. Эту гипотезу подтверждает зеленая и красная люминесценция ионов Mn ²⁺ в монофосфатах соответственно тетраэдрически и октаэдрически координированной сферы (окружения) в основном кристалле. В α- Zn ₃ ( PO ₄ ) ₂ все катионы занимают тетраэдрические позиции и зеленая люминесценция Mn ²⁺ появляется при 550 нм. β — Zn ₃ ( PO ₄ ) ₂ наблюдается красная люминесценция ионов Mn ²⁺ с интенсивным максимумом при 638 нм (октаэдрическая координация).

Биологическая роль цинка

... обменные процессы, психофизическое состояние. В данной работе освещается биологическая роль цинка, его функции, свойства и круговорот в биосфере. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ И НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ Символ элемента: Zn. Атомный ... от 20 до 50 % поступающего с пищей цинка. Всасыванию способствуют белки пищи. В присутствии значительных количеств ионов элементов-антагонистов – Fe2+, Са2+, Cu2+, Pb2+, Cd2+, ...

Для γ- Zn ₃ ( PO ₄ ) ₂ , полученного в системе Zn ₃ ( PO ₄ ) ₂ – Mn ₃ ( PO ₄ ) ₂ , характерна красная люминесценция при 635 нм (октаэдрическая координация), но если концентрация Mn ²⁺ превышает 11 мол.%, то красная люминесценция сопровождается зеленой при 550 нм.

Исследования люминесцентных саойств других фаз γ- Zn ₃ ( PO ₄ ) ₂ с двухвалентными ионами кадмия, магния, а также α- и β — Zn ₃ ( PO ₄ ) ₂ , активированных Mn ²⁺ , свидетельствует об изменении в эмиссионной длине волны, интенсивности и концентрации активирующего элемента.

Химия наследственности. Нуклеиновые кислоты. ДНК. РНК. Репликация ...

... определенного организма синтезируют только свойственные им белки? Как происходит механизм передачи наследственной информации, а главное – где она хранится? Все эти вопросы перетекают в ... от окружающей среды, ее компартментализацию. Так как некоторые белковоподобные соединения коацерватных капель могли обладать каталитической активностью, то появлялась возможность прохождения биохимических реакций ...

Zn

Фосфат

Пигмент белого цвета, малорастворим в виде, легко растворим в кислотах.

Фосфат

Получение фосфата

Zn

Zn

Произведение растворимости (ПР) фосфата цинка равно 9,1

• 10

Человеческий организм содержит более 0,001% цинка, причем особенно им богаты зубы (0,02%), поджелудочная железа, гипофиз и половые железы. Суточная потребность человека в цинке составляет 15 мл и полностью покрывается обычной пищей. При приеме небольших доз Zn SO ₄ было замечено ускоряемое заживление ран.

Растения обычно содержат

2. Экспериментальная часть

2.1. Исходные вещества и оборудование

Для синтеза кристаллогидрата фосфата цинка необходимы следующие исходные химические вещества:

— гидрофосфат натрия;

— кристаллогидрат сульфата цинка;

— дистиллированная вода;

Кроме этого, необходима химическая посуда:

— фарфоровая чашка;

— весы;

— плитка;

— фильтровальная бумага;

— воронка;

— стеклянная палочка;

— пипетка;

— мерный цилиндр;

— химический стакан;

— пробирки.

1. 2. Методика синтеза кристаллогидрата фосфата цинка

Фосфат цинка, кристаллогидрат (

2Na

Гидрат

Растворяют 1,25 г

3. Результаты и их обсуждения

3.1.Расчет теоретического выхода кристаллогидрата фосфата цинка

M

М( ZnSO ₄ )=65+64+32=161 г/моль

Химия в строительстве

... геохимии, химии полимеров, нефтехимии. В основе современных строительных технологий лежат химические процессы. Строительство представляет ... Такие малоактивные металлы как: железо, цинк, свинец, медь и др. получают ... в виде химических соединений - минералов. Самыми распространёнными минералами, содержащими соединения металлов, являются: силикаты, оксиды, сульфиды, карбонаты, сульфаты, фосфаты, ...

M(ZnSO

M

M

ν

ν

Из

2Na

3

видно,что:

Na

Расчет массы кристаллогидрата фосфата цинка будем проводить по сульфату цинка.

Из уравнения реакции видно,что:

ZnSO

— х —

х = 0,0101

• 1 / 3 = 0,0033 моль

ν

m

m

3.2.Идентификация кристаллогидрата фосфата цинка

Проводят качественные реакции на обнаружении ионов

Для растворения

Zn

Качественной реакцией на катион цинка является реакция с дитизоном.

5 капель исследуемого раствора соли цинка помещают в пробирку и по каплям добавляют 6 М раствор NaOH до растворения образующегося белого осадка гидроксида цинка (образуется гидроксокомплекс [Zn(OH) ₄ ] ^2- ).

Помещают 1 каплю полученного раствора на полоску фильтровальной бумаги и по периферии влажного пятна наносят раствор дитизона в четыреххлористом углероде. Наблюдают малиново-красное окрашивание.

В отсутствии ионов цинка имеет место оранжевое окрашивание, свойственное свободному дитизону в щелочной среде.

Обнаружение РО

Молибденовая жидкость образует с анионом

PO

Помещают в пробирку 7-8 капель молибдата аммония и 8 капель концентрированной

1. Констант З.А., Диндуне А.П. Фосфаты двухвалентных металлов. – Рига: Зинатне, 1987. – 371 с.

2. Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия. – М.: Химия, 1981. – 632 с.

3. Некрасов Б.В. Основы органической химии. – М.: Химия, 1974. – 688 с.

4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1971. – 456 с.

5. Некрасов Б.В. Учебник общей химии. – М.: Химия, С.399.

   14 стр., 6801 слов

   Свойства и применение цинка

   ... которого могли бы дать и бессмертие создателю. Совершенно иное понимание задач химии наметилось в работах двух врачей-современников - Георга Бауэра (1494-1555) и Теофраста Бомбаста фон ... похожи на иглах [2, C. 509]. 1.1 Первый способ получения металлического цинка Получение металлического цинка было предложено английским ученым Уильямом Чемпионом в 1738 году дистилляционным (пирометаллургическим) ...

6. Оганесян Э.Т. Неорганическая химия. – М.: Высш.школа, 1984. – С.375-376.