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

Курсовая работа

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.

32 стр., 15998 слов

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. 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.

11 стр., 5208 слов

Последствия извлечения магния из природного круговорота

... значения магния для живых организмов и его круговорота в природе 3. Экологические проблемы возникновения дефицита магния в природе и его последствий 1. Использование магния в техногенезе ... магния в период беременности, интенсивного роста, выздоровления, в случае хронического алкоголизма, при чрезмерной потливости. Ухудшение процесса усвоения под влиянием избыточного уровня липидов, кальция, фосфатов. ...

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. 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).

6 стр., 2854 слов

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+, а ...

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.

16 стр., 7516 слов

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

  1. 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. Методика синтеза кристаллогидрата фосфата цинка

Фосфат цинка, кристаллогидрат (

2Na

Гидрат

Растворяют 1,25 г

  1. Результаты и их обсуждения

3.1.Расчет теоретического выхода кристаллогидрата фосфата цинка

M

14 стр., 6746 слов

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, ...

М( ZnSO 4 )=65+64+32=161 г/моль

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.

    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 ... 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) ...

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

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