Изучение тройной системы щавелевая кислота - диэтаноламин - вода.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет

им. И. Я. Яковлева»

кафедра химии и биосинтеза

НИКОЛАЕВА ЛИЛИЯ АНДРИЯНОВНА

Изучение тройной системы щавелевая кислота – диэтаноламин – вода

 при 250С

050101 «Химия с дополнительной специальностью «Профессиональное обучение (охрана окружающей среды и природопользование)»

Выпускная квалификационная работа студента 5 курса факультета естествознания и дизайна среды

 Руководитель:

к.х.н., доцент                         Кольцова О. В.

Допущена к защите

Заведующий кафедрой

д-р хим. н., профессор

      Митрасов Ю.Н.

«____»_____________2010 г.

Чебоксары

2010

Реферат

ИЗУЧЕНИЕ ТРОЙНОЙ СИСТЕМЫ

ЩАВЕЛЕВАЯ КИСЛОТА – ДИЭТАНОЛАМИН – ВОДА ПРИ 250С.

Объем 46 с., включая 3 табл., 8 рис., 19 литературных источников.

Ключевые слова: РАСТВОРИМОСТЬ, ФАЗА, РАВНОВЕСИЕ, СРЕДА, ИЗОТЕРМА, ДИАГРАММА, ЭВТОНИЧЕСКАЯ ТОЧКА, ТИТРОВАНИЕ, КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, АЛКАЛИМЕТРИЯ, ЩАВЕЛЕВАЯ КИСЛОТА, ДИЭТАНОЛАМИН, ЭНЕРГИЯ ПРОРАСТАНИЯ, ЛАБОРАТОРНАЯ ВСХОЖЕСТЬ.

Исследовать возможность образования комплексного соединения в трехкомпонентных водных системах с участием щавелевой кислоты и диэтаноламина.

Использованы методы изотермической растворимости, изомолярных серий, молярных отношений, денси-, рефракто-, рН- и потенциометрии (водный термостат 1 ТЖ-0-03, пикнометр, рефрактометр ИРФ-454Б, иономер ЭВ-74).

В результате исследования экспериментальным путем синтезировано соединение Н2С2О4∙(С2Н4ОН)2NH∙2Н2О. Установлено, что соединение H2C2O4∙NH(C2H4OH)2∙2Н2О обладает ростостимулирующим действием.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СИМВОЛОВ

1. МИР – метод изотермической растворимости;

2. МИС – метод изомолярных серий;

3. ММО – метод молярных отношений;

4. рК – силовой показатель;

5. рН – водородный показатель;

7. R – реагент;

8. ФЭК – фотоэлектроколориметр;

9. ДЭА – диэтаноламин;

10. ЩК – щавелевая кислота;

11. ЛВ – лабораторная всхожесть;

12. ЭП – энергия прорастания;

13. ДКК – дикарбоновая кислота;

14. АМС – аминоспирт.

Введение

Химическая индустрия является одной из важнейших отраслей народного хозяйства. Значительные возможности в изучении условий образования новых химических соединений имеет физико-химический анализ, дающий возможность рассматривать химические реакции в тесной связи с различными факторами, влияющими на процесс. Физико-химический анализ используется при исследовании гетерогенных равновесий водно-солевых систем, позволяющих проследить за процессами образования новых соединений и фаз переменного состава, выявить рациональные методы их синтеза.

В настоящее время не достаточно изучены системы, включающие одновременно неорганические и органические компоненты, хотя они имеют важное научное и прикладное значение. Большое внимание уделяется изучению взаимодействия дикарбоновых кислот с органическими веществами.  

Таким образом, расширение физико-химических исследований щавелевой кислоты дает много неожиданной информации, открывает перспективные пути их производства и применения.

Данное исследование, посвященное изучению взаимодействия ДЭА с щавелевой кислотой является актуальным, оно имеет научное и практическое значение.

Научное значение и новизна работы заключается в том, что система щавелевая кислота – диэтаноламин – вода нами изучена впервые. В литературе сведения об этом отсутствуют.

ДЭА и его комплексы занимают важное место в химии координационных соединений. Имея неподеленные электронные пары в аминогруппе, а также на атоме кислорода в ОН-группах, ДЭА может образовывать химические связи по донорно-акцепторному механизму с переходными металлами. Он также может, являясь органическим основанием, реагировать с кислотами, образуя аммонийный катион.

Амины и их производные применяются в производстве лекарственных препаратов, синтетических моющих средств, бактерицидов, стимуляторов роста растений и ингибиторов коррозии [23,2].

ДКК также обладают физиологической активностью. Многие из  них содержаться в растительных организмах: щавелевая кислота – в щавеле, в виде оксалата калия, кислице, смородине, образуется при брожении углеводов под действием некоторых грибков и бактерий; малоновая кислота применяется при синтезе аминокислот, витаминов В1 и В6, является стимулятором роста растений; янтарная кислота – сильный антиоксидант; яблочная (оксиянтарная) кислота – один из важных промежуточных продуктов обмена веществ в живых организмах, содержится в плодах рябины, яблоках, крыжовнике, малине[24].

Щавелевая кислота обладает восстановительными свойствами, поэтому ее используют как отбеливающее средство, для удаления чернильных пятен, ржавчины, в производстве красителей.

Цель: установить возможность образования комплексного соединения.

При выполнении ставились задачи:

1. Исследование тройной системы H2C2O4 - NH(C2H4OH)2 -  H2O МИР, МИС, ММО при 250С.
2. Разработка методики синтеза нового комплексного соединения.

3. Определение областей и оптимальных условий образования новых твердых фаз, установление их химического состава.

4. Проведение лабораторных испытаний синтезированного соединения в качестве стимулятора роста растений.

ГЛАВА 1. СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ

В данной главе приведены сведения о физических и химических свойствах, строении и применении дикарбоновых кислот и аминоспиртов.

1.1.Амины

Амин — органическое соединение, производное аммиака, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.

По числу замещённых атомов водорода различают соответственно первичные, вторичные и третичные амины. Четвертичная аммониевая соль вида [R4N]+Cl- является органическим аналогом аммониевой соли.

По характеру органической группы, связанной с азотом, различают алифатические CH3-N< и ароматические С6H5-N< амины.

По числу NH2-групп в молекуле амины делят на моноамины, диамины, триамины и т. д.

Амины, являясь производными аммиака, имеют сходное с ним строение и проявляют подобные ему свойства. Для них также характерно образование донорно-акцепторной связи. Азот предоставляет неподеленную электронную пару, исполняя роль донора. В качестве акцептора электронов может выступать, например, протон Н+, образуя ион R3NH+. Возникшая ковалентная связь N-H, полностью эквивалентна остальным связям N-H в амине.

Алкиламины являются сильными основаниями, ариламины менее основны.

Водные растворы алифатических аминов проявляют щелочную реакцию, так как при их взаимодействии с водой образуются гидроксиды алкиламмония, аналогичные гидроксиду аммония:

C2H5NH2 + H2O → [C2H5NH3]+ + OH-

Взаимодействуя с кислотами, амины образуют алкиламиновые соли, в большинстве случаев растворимые в воде. Например, амины присоединяют галогеноводороды:

RNH2 + HCl → [RH3]Cl-

Амины присоединяют галогеналканы RCl, с образованием донорно-акцепторной связи N-R, которая также эквивалентна уже имеющимся.

При нагревании с карбоновыми кислотами, их ангидридами, хлорангидридами или сложными эфирами первичные и вторичные амины ацилируются с образованием N-замещенных амидов, соединений с фрагментом – С (О)N<:

Амины являются очень токсичными веществами. Опасно как вдыхание их паров, так и контакт с кожей. Амины, например анилин, способны всасываться сквозь кожу в кровь и нарушать функции гемоглобина, что может привести к летальному исходу. Симптомами отравления крови амином являются посинение кончиков пальцев, носа, губ, одышка, учащенное дыхание и сердцебиение, потеря сознания. В случае попадания амина на незащищенные участки кожи необходимо быстро и аккуратно, не увеличивая площадь поражения, очистить пораженный участок кожи ваткой, смоченной в спирте, вывести пострадавшего на свежий воздух, обратиться к врачу.

1. Свойства диэтаноламина

Диэтаноламин (иминодиэтанол) - бесцветная, вязкая, гигроскопичныая жидкость со специфическим аминным запахом, неограниченно смешивающаяся с водой, хорошо растворимая в этаноле, бензоле, хлороформе, плохо - в гептане. Обладает свойствами аминов и спиртов.

При взаимодействии со сложными эфирами и карбоновыми кислотами или их ангидридами диэтаноламины превращаются соответственно в N-(2-гидрооксиэтил) - и N, N – ди (2-гидрооксиэтил) амиды кислот.

При реакции с дикарбоновыми кислотами диэтаноламины образуют полиэфирполиамиды [—COCH(R)CONHCH2CH2O — ]n.

1.2. Свойства и строение дикарбоновых кислот

Двухосновные (дикарбоновые) кислоты содержат в молекуле две карбоксильные группы. Гомологический ряд двухосновных предельных карбоновых кислот возглавляет щавелевая кислота. Далее идет наращивание числа метиленовых звеньев, разделяющих две карбоксильные группы. Все двухосновные кислоты – твердые кристаллические вещества. Низшие члены гомологического ряда этих кислот (до С7) заметно растворяются в воде и в незначительной степени в органических растворителях. ДКК не обладают неприятным запахом, характерным для низкомолекулярных одноосновных кислот, так как большое число водородных связей приводит к более низкому давлению пара [1,7].

Получение дикарбоновых кислот:

1. Окислением двухатомных спиртов:

(СН2ОН)2 + [O] → (СНО)2 + [О] → (СООН)2

этиленгликоль                  глиоксаль                      щавелевая кислота

2. Гидролиз (омыление) динитрилов:

СICH2 –CH2СI + 2KCN → NC-CH2-CH2-CN + 2KCI

NC-CH2-CH2-CN + 4H2O → HOOC-CH2-CH2-COOH + 2NH3

                                                               янтарная кислота

3. Окисление или дегидратация гидроксикислот:

CHO–CH2-COOH + [O] →HOOC-CH2-COOH

                                            малоновая кислота

Химические свойства ДКК.

ДКК в химическом поведении во многом повторяют свойства одноосновных. Например, они образуют соли (кислые и средние), эфиры (кислые и средние), галогенангидриды и другие производные.

При действии PCI3, PCI5 или SOCI образуют хлорангидриды:

HOOC-COOH + 2PCI5 → CIOC-COCI + 2HCI + 2POCI3

При нагревании выше температуры плавления двухосновные кислоты, в молекулах которых карбоксильные группы расположены рядом (1,2 – положения) или через одну метиленовую группу (1,3 – положения), подвергаются декарбоксилированию:

HOOC-COOH → HCOOH + CO2

HOOC-COOH → CO2 + CO + H2O

1. Свойства щавелевой кислоты.

Тривиальное название щавелевая кислота, систематическое – этандиовая кислота.

Этандиовая кислота встречается в растительных организмах, а также в моче. Получена впервые в 1773 г. Совари из кисличной соли (кислая щаелево-калиевая соль); Бергман получил ее окислением сахара азотной кислотой и описал под именем сахарной кислоты; Шееле в 1776 г. Установил идентичность обеих кислот [4].

Щавелевая кислота из сахара была первым случаем получения органического соединения вне организма. В свободном виде щавелевая кислота в природе встречается редко, до сих пор найдена только в грибе Boletus sulfurous; в виде солей находится в растениях и продуктах животного царства. В виде кислого щавелекислого калия – в соке видов oxalis – кислиц.

Чаще всего щавелевая кислота встречается в растениях в виде кристаллических отложений кальциевой соли внутри клеток. В растениях она встречается не в свободном состоянии, а в виде солей, так, кислая калиевая соль имеется в листьях кислицы, кальциевая – постоянная составная часть клеточных стенок, кроме того весьма нередко отлагается в виде бесцветных моноклинных кристаллов и друз (часто характерной формы) в клетках листьев, корней, коры и т.д. Отложения в растениях кристаллов нерастворимых солей щавелевой кислоты, вообще ядовитой для растений, наводят на мысль о том, что за отсутствием специальных выделительных органов этим путем растение выводит из обмена веществ вредные для себя соединения. Щавелевая кислота распространена в природе в виде оксалатов и в свободном виде. Оксалаты щелочных металлов растворимы в воде, оксалат кальция практически нерастворим в холодной воде. При некоторых нарушениях обмена веществ в организме человека оксалат кальция накапливается, вызывая образование камней в печени, почках, мочевыводящих путях.

В древности щавелевую кислоту получали сплавлением древесных опилок со щелочью при температуре 2400 С (при этом щавелевая кислота образуется из группировок –CHOH-CHOH-целлюлозы). Вместо опилок можно использовать чистую целлюлозу. Теперь оксалат натрия получают нагреванием формиата натрия с NаOH при 3600 С.

Заводское производство щавелевой кислоты основано на окислении различных органических веществ и отбросов азотной кислоты или едкими щелочами. При фабрикации посредством азотной кислоты исходным материалом служат дешевые сорта сахара: глюкоза, полученная из крахмала, или отбросы с сахарных заводов. 100 частей сахара дают около 115 ч. кристаллической кислоты.

Образование щавелевой кислоты при сплавлении органических веществ со щелочами было замечено в 1829 г. Гей–Люссаком, технический способ впервые был разработан Поссоцом.

Кроме того, щавелевую кислоту, по Ниттлю, добывают нагреванием с едким натром отбросных щелоков при сульфитном процессе добычи клетчатки. По Лившицу и Берштейну, получающиеся при обработке дерева на целлюлозу смесью серной и азотной кислот (32% Н2SO4, 18 - 20% HNO3 и 50% H2O) заключают много щавелевой кислоты, которую можно нацело получить кристаллизацией, причем из 100 ч. дерева получают от 38-40% целлюлозы и около 30% щавелевой кислоты.

В промышленности щавелевую кислоту получают окислением углеводов, спиртов и гликолей смесью азотной и серной кислот в присутствии V2O5, либо окислением этилена и ацетилена азотной кислотой в присутствии PbCl2 или Pb(NO3), а также окислением пропилена жидким NO2. Этот метод служит для фабричного производства щавелевой кислоты [8]:

CH2=CH2 + [O] → HOOC-COOH

Перспективен способ получения щавелевой кислоты при быстром нагревании формиата натрия до 4000 С. В результате образуется соль – оксалат натрия:

2HCOONa → NaOOC-COONa + H2

Может быть получена при пропускании углекислого газа над нагретым до 3600 С с металлическим калием или натрием:

2CO2 + 2Na → NaOOC-COONa

Дициа CNCN, как нитрил щавелевой кислоты, при действии омыляющих веществ дает амид щавелевой кислоты (оксамид) NH2OCCONH2, а последний легко щавелевую кислоту [6]:

CNCN + 4H2O + H+ → HOOC-COOH + NH3

Двухосновные карбоновые кислоты – более сильные кислоты, чем одноосновные, что объясняется взаимным влиянием карбоксильных групп, облегчающим ионизацию. Уменьшение расстояния между ними приводит к увеличению констант ионизации. Поэтому наиболее сильная кислота – щавелевая.

В концентрированном водном растворе ионизирована только одна из кислотных групп, а в сильно разбавленных водных растворах частично ионизируется вторая:

HOOC-COOH + H2O → HOOC-COO- + H3O+

HOOC-COO- + H2O → -OOC-COO- + H3O+

Характерными свойствами являются способность декарбоксилироваться при нагревании и легкая окисляемость. Щавелевая кислота, у которой карбоксильные группы находятся в положениях 1,2, при быстром нагревании декарбоксилируется, образуя муравьиную кислоту и диоксид углерода. Если нагревание вести в присутствии концентрированной серной кислоты, то разлагается и муравьиная кислота:

HOOC-COOH → CO2 + HCOOH

HOOC-COOH → CO2 + CO + H2O

Щавелевая кислота кристаллизуется из воды в бесцветных одноклиномерных, сильно двупреломляющих призмах, с двумя молекулами воды (Н2С2О4×2Н2О), которая теряет при 1000 С или при стоянки над серной кислотой. Плавится при 101,50 С. Безводная кислота при 1000 С возгоняется, выше 1500 С разлагается на воду, углекислоту, окись углерода и муравьиную кислоту, при быстром и сильном нагревании – на воду, окись углерода, углекислоту [13].

Безводная кислота плавится в капиллярных трубах при 1890С.

Щавелевая кислота растворима в воде, спирте, эфире. 100 частей воды растворяют при 200С 8,8 частей безводной кислоты, 100 частей безводного спирта при 150С – 23,73 частей, 100 частей эфира – 1,27 частей.

HOOC-COOH×2H2O. Молярная масса составляет 90,04 г/моль. Температура плавления равна 1010С, безводная кислота плавится при 189,50 С. Плотность 1,36 г/см3.

Растворимость при 200С на 100 г воды составляет 8,6 г. Константы диссоциации в воде при 250С Ка1 = 5,4 × 10-3, Ка2 = 5,2 × 10-5. Щавелевая кислота хорошо растворима в этаноле, ацетоне, диэтиловом эфире. Двухосновная кислота не обладает неприятным запахом, характерным для низкомолекулярных однокарбоновых кислот, т. к. большее число водородных связей приводит к более низкому давлению пара [14].

По общим химическим свойствам дикарбоновая кислота напоминает монокарбоновые кислоты: образует соли, сложные эфиры, хлорангидриды и др. В зависимости от того вступает ли в реакцию одна карбоксильная группа или две, получаются кислые и средние соли, кислые и средние эфиры, полные и неполные хлорангидриды и т.д. Относительно солей можно отметить, что кроме нормальных кислых и средних солей щавелевая кислота способна образовывать кислые соли типа тетращавелевой кислоты (C2H4KO4∙C2H4O4∙2H2O).

Щавелевая кислота, как двухосновная, дает с одноатомными металлами два ряда солей, в зависимости от того, сколько атомов водорода замещаются металлом. Кроме этих двух рядов нормальных солей ,она дает легко малопрочные надкислые соли – соединение кислой соли щавелевой кислоты с частицей кислоты, например, C2H4HNa∙C2H4H2.

С оксидами типа Ме2О3 щавелевая кислота образует ряд двойных солей К6Fe2(C2O4)6∙6H2O, K6Cr2(С2О4)6∙6H2O, K2Cr2(С2О4)4∙10H2O и т.д. Они представляют соли соответствующих комплексных кислот [15].

Большинство солей щавелевой кислоты кристаллизуется с водой, которая более или менее легко выделяется. В воде легко растворимы только соли щелочных металлов, большинство солей совсем нерастворимо, в спирте растворима только литиевая соль. При нагревании соли щавелевой кислоты разлагаются или на углекислую соль и оксид углерода (׀׀), или на окcид металла, углекислоту и оксид углерода (׀׀), или на металл и углекислоту в зависимости от постоянства углекислых солей металлов при условиях реакции.

При нагревании с крепкой серной кислотой щавелевая кислота распадается на воду, углекислоту и оксид углерода (׀׀):

С2Н2О4 + [О] → 2СО2 + Н2О

Подобно тому, как цианистый водород является нитрилом муравьиной кислоты, так и чистый циан (CN)2 следует рассматривать как нитрил щавелевой кислоты. При омылении циана легко получается оксамид и затем аммониевая соль щавелевой кислоты:

CN–CN + 2Н2О → NH2–CO-CO- NH2

NH2–CO-CO-NH2 + 2Н2О → NH4O–CO-CO-ONH4

Являясь продуктом окисления многих органических веществ, щавелевая кислота сама легко окисляется, например, перманганатом калия:

5(HOOC)2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O

Это используется, например, в аналитической химии для установления титра раствора перманганата калия. В промышленности щавелевую кислоту применяют при крашении тканей, как отбеливающее средство, для удаления с тканей ржавчину, чернил. Она входит в состав композиций для очистки алюминия, хрома, и медных сплавов [17].

Щавелевая кислота, как двухосновная, дает два ряда сложных эфиров со спиртами, из эфиров имеют значение диметилщавелевый эфир – CH3OCOCOOCH3, кристаллический, с точкой плавления + 540С, употребляется для чистки метилового спирта. Соответствующий эфир этилового спирта представляет собой жидкость.

Нитрил щавелевой кислоты есть циан CN–CN.

Оксамид NH2–CO-CO-NH2 получается при омылении циана и отщеплением воды от аммиачной соли щавелевой кислоты при нагревании, в виде белого, труднорастворимого в воде, спирте, эфире порошка:

CN–CN + 2Н2О → NH2–CO-CO-NH2

NH2–CO-CO-NH2 + 2Н2О → (HOOC)2 +2NH3

Оксаминовая кислота NH2CO-COОH растворима в спирте и эфире.

Имид щавелевой кислоты CО-NН–CО, оксальимид, получается нагреванием оксаминовой кислоты с пятихлористым фосфором или с хлорокисью фосфора. Представляет кристаллически хорошо образованные блестящие призмы, трудно растворимые в холодной воде, с нейтральной реакцией, легко растворимые в слабом аммиаке. При кипячении с водой дает оксамид и щавелевую кислоту, с крепким раствором аммиака дает оксамид.

Щавелевую кислоту и ее соли применяют в текстильной и кожевенной промышленности в качестве протравы; как компонент анодных ванн для осаждения пленок Al,Ti и Sn; как реагент в аналитической и органической химии, компонент составов для очистки металлов от ржавчины и оксидов; для осаждения редкоземельных элементов. Оксамид – стабилизатор нитратов целлюлозы, циан – реагент в органическом синтезе, оксалилхлорид – хлорирующий, хлоркарбонилирующий и сшивающий реагент в органическом синтезе. Диалкилоксалаты, главным образом диэтилоксалат и дибутилоксалат, применяюмет в качестве растворителей целлюлозы; некоторые эфиры щавелевой кислоты и замещенных фенолов – в качестве хемилюминесцентных реагентов.

Щавелевая кислота, являясь распространенной пищевой кислотой, не должна в свободном виде попадать в организм человека. Кроме общей токсичности, она легко связывает в кишечнике кальций и тем самым лишает организм человека важного элемента. Антикоагулянт за счет связывания ионов кальция [28].

Смертельная доза для человека при приеме внутрь 5 г. Симптомы острого отравления: после приема внутрь щавелевой кислоты появляется боль в полости рта, по ходу пищевода, в желудке. Возникает рвота, судороги, слабый пульс, коллапс. Если в остром периоде пострадавший не погибает от шока, то через некоторое время у него отмечают признаки почечной недостаточности и уремии. В моче обнаруживаются кристаллы оксалата кальция, белок, эритроциты. В случае приема внутрь щавелевой кислоты необходимо срочно перевести ее в осадок путем назначения солей кальция. Последний дают внутрь в любой форме: известковая вода, мел, глюконат кальция, хлорид кальция, лактат кальция [5].

Кальциевая соль щавелевой кислоты составляет часть мочи и выделений некоторых желез. Аммонийная соль щавелевой кислоты, как продукт мочевой кислоты, находится в гуано. Щавелевая кислота, кроме того, образует некоторые минералы, как вевеллит и тиршит (щавелекислая известь), которые найдены в виде накипи на исландском шпате и мраморе, и гумбольдит (щавелекислая закись железа), найденный в некоторых буроугольных месторождениях [18].

ПДК составляет 1 мг/м3. ПДК в воде водоемов хозяйств бытового пользования – 0,2 мг/л.

Техническое значение из солей имеют: кислая щавелевокислая соль калия с примесью надкислой соли, употребляющаяся для удаления чернильных и ржавчинных пятен; действие основано на образовании двойной растворимой соли окиси железа и калия; K2Fe(C2O4)2∙Н2О – двойная соль калия и закиси железа. Употребляется в фотографии как проявитель, приготовляется смешением растворов железного купороса и средней щавелево-калиевой соли; двойные соли сурьмы, калия и натрия употребляются как протравы в красильном деле [5].

2. Взаимодействие дикарбоновых кислот с аминами.

Отличительной чертой аминов является их свойство действовать как основания. Благодаря неподеленной паре электронов на атоме азота амины, подобно аммиаку, способны присоединять протон. Сила аминов как оснований достаточна, чтобы оторвать протон от воды.

Алифатические амины более сильные, чем аммиак, основания благодаря электроно-донорным свойствам алкильных радикалов (положительный индукционный эффект), которые, во-первых, увеличивают электронную плотность на атоме азота в свободном амине, обеспечивая большую доступность электронной пары, во-вторых, стабилизируют образующийся аммонийный ион. Чем больше радикалов при азоте, тем сильнее выражено их влияние. Поэтому при переходе от первичных к третичным аминам основные свойства должны возрастать.

Первичные и вторичные амины легко подвергаются ацилированию, в первую очередь галогенангидридами и ангидридами карбоновых кислот:

CH3CH2NH2 + (CH3CO)2O → CH3CH2NHCOCH3 + CH3COOH

этиламин                  уксусный ангидрид       ацетилэтиламин                   уксусная кислота

Мягким ацилирующим агентом в реакции с аминами могут служить и сложные эфиры карбоновых кислот. Эти реакции аналогичны взаимодействию самого аммиака с производными кислот.

Дикарбоновые кислоты способны вступать в реакции поликонденсации с диаминами или многоатомными спиртами с образованием полиамидов или полиэфиров и выделением простых молекул воды, спиртов и т.д. [1,7].

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Для работы использовали щавелевую кислоту марки «х. ч.» и диэтаноламин квалификации «ч.». Исследование проводили методами физико-химического анализа.

В основе физико-химического анализа лежит исследование зависимостей между составом системы или другими параметрами состояния (температурой, давлением) и величинами ее измеримых физических свойств, например, вязкостью, показателем преломления и другими.

Найденные экспериментально соотношения между параметрами состояния и свойствами системы изображают в виде диаграмм состояния и диаграмм состав-свойство. Эти диаграммы называются физико-химическими [25].

Состояние однокомпонентных систем можно изобразить на плоскости, поскольку оно определяется двумя переменными, обычно температурой и давлением.

Состояние двойных систем приходится изображать в трехмерном пространстве, так как оно зависит от трех параметров – температуры, давления, концентрации одного из компонентов [21].

Однако на практике приходится иметь дело с конденсированными системами, давление становится постоянной величиной (система изучается при атмосферном давлении), и число переменных параметров уменьшается на единицу. Кроме того, зависимости между составом и измеряемыми свойствами систем обычно исследуют при данной температуре. Следовательно, и этот параметр становится постоянным. Поэтому построение изотермически-изобарических диаграмм состав-свойство, коротко их называют изотермическими, производится для двойных систем на плоскости, для тройных – в трехмерном пространстве.

Геометрическое исследование физико-химических диаграмм основано на двух принципах Н. С. Курнакова – на принципе непрерывности и на принципе соответствия. Согласно первому принципу, при непрерывном изменении параметров непрерывно изменяются и свойства отдельных фаз системы, а также свойства системы в целом, но при условии постоянства числа фаз. Исчезновение фазы или появление новой приводит к перерыву постепенности изменения некоторых свойств. Согласно принципу соответствия каждой фазе или каждому комплексу фаз отвечает определенный геометрический образ на диаграмме [12].

В данной главе описаны методы физико-химического анализа, которые были использованы при установлении химического состава равновесных жидких и твердых фаз и изучении их свойств.

2.1. Метод изотермической растворимости

Исследование гетерогенных равновесий в тройных системах проводилось методом изотермической растворимости. Он дает возможность обнаружить наличие химического взаимодействия, определить состав образующихся соединений, характер их растворения в воде, температурный и концентрационные границы существования в растворе и определить условия  выделения кристаллизующихся фаз [20].

Сущность метода изотермической растворимости заключается в следующем: насыщенный раствор щавелевой кислоты с ДЭА помещают в реакционную колбу, которая в свою очередь, погружается в среду с заданной температурой (250 С). Изотермическую среду создавали в водном термостате 1 ТЖ-0-03, снабженном контактным термометром. Температура регулировалась с точностью до ±0,10С. Рекреационную смесь перемешивали стеклянной мешалкой, приводящейся во вращение с помощью электромотора, энергично и непрерывно. Термодинамическое равновесие в зависимости от природы кислотного компонента устанавливалось через 8-10 ч.

Устойчивое равновесие контролировалось химическим анализом проб и измерениями показателя преломления жидкой фазы через определенные промежутки времени, до совпадения или близких результатов нескольких последовательно взятых проб. Взятие проб жидких и твердых фаз проводили с помощью воронки Шотта и водоструйного вакуум-насоса.

Во избежание кристаллизации во время отбора проб пробоотборник до отсасывания нагревали до температуры термостата. Отобранные жидкие и твердые фазы взвешивали на аналитических весах. Твердая фаза высушивалась фильтровальной бумагой. Жидкая фаза бралась микропипеткой в количестве 1 мл, помещалась в предварительно взвешенный бюкс. Твердую фазу взвешивали, помещая ее на предварительно взвешенную кальку. Отобранные жидкие и твердые фазы после взвешивания переносили в мерные колбы и разбавляли до 100 мл дистиллированной водой. Тщательно перемешивали до полного растворения веществ и подвергали анализу, для чего брали по 10 мл раствора. Анализ вели в трехразовой повторности. В жидкой и твердой фазах определяли щавелевую кислоту и ДЭА [22].

Полученные данные наносили на график в декартовой системе координат, откладывая на оси абсцисс содержание кислоты (масс. %), а на оси ординат – ДЭА. Фигуративные точки жидкой и твердой фазы соединяли лучем Скрейнемакерса, который продолжали до пересечения с катетом или гипотенузой (метод «остатков» Скрейнемакерса), а в случае образования нового соединения – до пересечения лучей в одной точке. Состав этой точки соответствует составу образующегося соединения.

2. Метод изомолярных серий

Для получения новых сведений нами проведены исследования взаимодействия ЩК с ДЭА методом изомолярных серий.

При проведении опытов брали ЩК марки «х. ч.» и ДЭА квалификации «ч.». Из них готовили исходные 0,1 М растворы, из которых затем составляли изомолярную серию.

При установлении состава методом изомолярных серий готовят серию растворов, т.е. растворы, в которых общий объем количества вещества обоих компонентов остается постоянным, а соотношение их меняется. В мерные колбы емкостью 10 мл вводят от 0 до 10 мл раствора комплексообразователя и от 10 до 0 мл раствора лиганда. Таким образом, в любой колбе общий объем обоих компонентов составит 10 мл.

По полученным результатам вычерчивают диаграмму изомолярных серий, откладывая по оси ординат физические показатели (плотность, показатель преломления, рН), а на оси абсцисс номера растворов с полученным  соединением. На кривой находят максимум и опускают перпендикуляр на ось абсцисс. Основание перпендикуляра покажет на соотношение комплексообразователя и лиганда в комплексе.

3. Метод молярных отношений.

При определении состава методом молярных отношений готовят серию растворов, в которых содержание одного компонента (чаще всего иона комплексообразователя) постоянно, а содержание второго непрерывно меняется. При проведении опытов брали ЩК марки «х. ч.» и ДЭА квалификации «ч.». Из них готовили исходные 0,1 М растворы, которые использовали в исследованиях.

В мерные колбы емкостью 10 мл вводят постоянно по 1 мл раствора щавелевой кислоты и 0,5; 1; 1,5; 2, 2,5 мл раствора лиганда соответственно. По результатам измерений вычерчивают график зависимостей физических величин (плотности, показателя преломления, рН) от номера раствора (от соотношения компонентов).

Если бы комплекс совершенно не диссоциировал, получилась бы ломаная линия, две части графика пересекались под каким-либо углом. Абсцисса резкого излома соответствовала бы молярному соотношению иона-комплексообразователя и лиганда в комплексе. Но, вследствие диссоциации комплекса, вместо резкого излома происходит плавный переход. В этом случае для нахождения состава комплекса экстраполируют прямолинейные участки до пересечения.

Если применяемый реагент не окрашен (как в нашем случае), то после излома, сколько бы ни увеличивали концентрацию реагента, оптическая плотность остается постоянной, так как ионы комплексообразователя уже полностью связаны в комплекс. Поэтому диаграмма метода молярных отношений называется кривой насыщения [9].

4. Методы исследования жидких фаз

1. Денсиметрия

Плотность равновесных насыщенных растворов жидких фаз измеряли пикнометрически.

Пикнометры перед использованием калибровали. Калиброванием называется процесс измерения объема и нанесения метки на новый измерительный сосуд, который должен строго соответствовать определенному объему [3,11].

Расчет плотности производили по формуле:

p = ((М2 – М1)×0,9970) / (М3 + 0,0012),

где: p – плотность исследуемого раствора,

М1 – масса пикнометра,

М2 – масса пикнометра с испытуемым раствором,

М3 – водное число пикнометра, т.е. масса воды, заключенной в том же объеме пикнометра и при той же температуре;

0,9970 – плотность воды при температуре 250 С;

0,0012 – плотность воздуха.

2. Потенциометрия.

Водородный показатель равновесных насыщенных растворов определяли при помощи милливольтметра рН – 121.

Потенциометрический анализ – это один из электрохимических методов анализа, основанный на измерении потенциала электрода, погруженного в анализируемый раствор, или, иначе говоря, на определении концентрации иона по электродвижущей силе (ЭДС) гальванического элемента. В потенциометрическом анализе различают метод прямой потенциометрии и метод потенциометрического титрования.

Прямая потенциометрия предполагает измерение электродного потенциала, по которому можно определить концентрацию потенциалопределяющего иона в растворе. Предварительно, пользуясь растворами с известной концентрацией, калибруют электрод. Преимуществом прямой потенциометрии является неизменность концентрации анализируемого раствора, возможность работать с малыми объемами разбавленных растворов.

Потенциометрическое титрование основано на том, что при титровании изменение концентрации иона сопровождается изменением потенциала на электроде, погруженном в титруемый раствор. За ходом реакции следят с помощью индикаторного электрода в паре с подходящим электродом сравнения и измеряют разность потенциалов между ними. Около точки эквивалентности происходит скачок потенциала, фиксируемый потенциометром. В данном случае электрод как бы сам служит индикатором и называется индикаторным электродом [26].

3. Рефрактометрия.

Показатель преломления n = sin α / sin β (α – угол падения света на границу двух сред, β – угол преломления света на границе двух сред) для данных двух сред величина постоянная. Поэтому изменение будет означать изменение, происшедшее в исследуемой жидкой фазе.

Показатель преломления измеряли на рефрактометре ИРФ-454Б [14]. Для этого в пространство АВА В, между гипотенузными гранями АВ и А,В, призм 1 и призм 2 вводили испытуемую жидкость. Затем освещали грань С,В, призмы 2.

Из закона преломления следует равенство:

n sin α = N sin β,

n – показатель преломления жидкости,

N – показатель преломления призмы,

α – угол падения луча,

β – угол преломления луча.

Отсюда при α → 900 n = N sin β [27].

2.5. Методы химического анализа.

2.5.1. Метод определения дикарбоновых кислот.

Анализ щавелевой кислоты проводили алкалиметрически в присутствии индикатора метилрот, и потенциометрически, титруя пробу до рН = 7 – 7,5.

Ход определения:

К 10 мл раствора пробы добавляли 2-3 капли индикатора метилрот и титровали 0,1 н. раствором едкого натра до появления желтой окраски.

Уравнение реакции:

(СООН)2 + 2NaOH → (COONa)2 + 2H2O

По результатам анализа рассчитывали процентное содержание ДКК по формуле:

% ДКК = (Тщ×Vщ×Эк×Кразб×100) / (m×Эщ),

Где:

Тщ – титр 0,1 н. раствора NaOH, используемого для титрования, г/мл;

Vщ – объем NaOH, пошедший на титрование, мл;

Эк – эквивалентная масса определяемой кислоты, г;

Кразб – 10 (объем раствора, взятый для анализа);

m – навеска анализируемой кислоты, г;

Эщ – эквивалентная масса NaOH, г.

2.5.2. Метод определения ДЭА.

Содержание ДЭА определяли методом Кьельдаля.

При определении общего азота органическое вещество сжигают с концентрированной серной кислотой (минерализация веществ). Органическое вещество распадается, окисляясь до углекислого газа и воды. Азот при этом превращается в аммиак, который образует с серной кислотой аммонийную соль. После сжигания аммонийную соль разлагают щелочью, а, выделяющийся аммиак поглощают борной кислотой. Тетраборат аммония титруют раствором соляной кислоты и рассчитывают количество азота в навеске, подвергшейся сжиганию, а затем и во всем препарате.

Химические процессы при определении общего азота по Кьельдалю можно выразить уравнением:

Орг. в-во + H2SO4(k) → (NH4)2SO4 + CO2 + H2O + SO2

(NH4)2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O + 2NH3↑

2NH3 + 4H3BO4 → (NH4)2BO7 + 5H2O

Для ускорения сжигания применяют катализаторы: перекись водорода, ртуть, сульфат меди и др., а для повышения температуры сжигаемой смеси добавляют сульфат калия.

Сжигание проводят в колбе Кьельдаля, в которую наливают 10 мл пробы, приливают 20 мл серной кислоты. К смеси добавляют крупинку сульфата меди (катализатор) и 5 г сульфата калия (обеспечивает в дальнейшем повышение температуры сжигания вещества до оптимального значения). Перемешивают содержимое колбы (без встряхивания), ставят колбу на асбестированную сетку в наклонном положении и закрывают ее отверстие стеклянной полой втулкой. Сжигание вещества проводят под тягой.

Для отгонки аммиака необходимо собрать прибор, состоящий из перегонной колбы на 500 мл, соединенной с насадкой для улавливания капель; холодильника; трубки с шариком для предохранения от всасывания жидкости, приемной колбы на 250 мл, в которую перед началом перегонки вливают 25 мл 2,5 %-го раствора борной кислоты.

В перегонную колбу Кьельдаля бросают несколько «кипятильничков», наливают 150 мл воды, 10 мл сожженной пробы и столько 33 %-го раствора гидроксида натрия, сколько нужно для нейтрализации взятой для сжигания серной кислоты и создания сильно щелочной среды (20 мл).

Выделяющийся аммиак через холодильник поступает в приемник с борной кислотой. Конец трубки с шариком должен быть погружен в кислоту. Аммиак, поглощенный борной кислотой образует соль – тетраборат аммония, которая, как соль слабой кислоты, нацело оттитровывается соляной кислотой. По количеству затраченной соляной кислоты судят о количестве аммиака. Для титрования пользуются 0,1 н. раствором соляной кислоты:

(NH4)2BO7 + 2HCl + 5H2O → 2NH4Cl + 4H3BO3

По объему соляной кислоты, затраченной на титрование, находят содержание ДЭА по формуле:

% ДЭА = (ТHCl×VHCl×ЭДЭА×Кразб×100) / (m×ЭHCl),

Где:

ТHCl – титр 0,1 Н раствора HCl, используемого для титрования, г/мл;

VHCl – объем HCl, пошедший на титрование, мл;

ЭДЭА – эквивалентная масса ДЭА, г;

Кразб – 10×10 = 100 (объем пробы, взятый для сжигания и объем раствора, взятый для анализа);

m – навеска анализируемой кислоты, г;

ЭHCl – эквивалентная масса HCl, г [19].

2.6. Методика исследования лабораторной всхожести и энергии прорастания семян

Всхожесть семян - способность семян давать нормальные проростки при оптимальных условиях проращивания за определенный для каждой культуры срок. Всхожесть выражают (в процентах) отношением нормально проросших семян к общему числу семян, взятых для проращивания. Одновременно со всхожестью обычно определяют энергию прорастания семян, т.е. дружность появления проростков за относительно короткий срок.

По всхожести и энергии прорастания судят о пригодности семян к посеву и соответственно устанавливают норму высева.

Для определения всхожести и энергии прорастания семян используют фракцию чистых семян исследуемой культуры.

Ход работы.

1. Отсчитать без выбора из чистой фракции семян четыре пробы по 100 (для крупносемянных культур по 50) штук семян каждой.
2. Поместить каждую пробу отдельно в растельни (чашки Петри или тарелки). При этом семена разложит рядами на увлажненную до полной влагоемкости фильтровальную бумагу, марлю или на прокаленный песок.
3. Растельни покрыть песком и поставить в термостаты или помещение, в котором поддерживается необходимая температура. Семена пшеницы проращивают при постоянной температуре 200С. Наблюдать за проращиванием семян следует ежедневно.
4. Подсчитать проросшие семена в сроки, установленные стандартом для каждой культуры. Энергию прорастания пшеницы – через 3 дня, а всхожесть – на 7-ой день.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Система щавелевая кислота – диэтаноламин – вода при 250 С.

Система изучена методами изотермической растворимости, изомолярных серий, молярных отношений, денси-, рефракто- и рН-метрии.

Для исследования брали щавелевую кислоту марки «х. ч.» и ДЭА квалификации «ч.».

1. Изучение системы H2C2O4 – NH(C2H4OH)2 – H2O

методом изотермической растворимости

Изотермическую среду создавали в водном термостате 1 ТЖ-0-03 с точностью ±0,1 0С. Взятие проб жидких и твёрдых фаз проводились с помощью стеклянной пористой воронки Шотта и водоструйного вакуум-насоса. Термодинамическое равновесие в системах при постоянном энергичном перемешивании устанавливалась через 8-10 ч. Плотность равновесных растворов определяли пикнометрически, показатель преломления на рефрактрометре ИРФ-454Б, рН – иономером ЭВ-74. Химический анализ вели на ЩК потенциометрическим титрованием, азот ДЭА определяли методом Кьельдаля.

Полученные данные по растворимости выражали в массовых процентах и графически представляли в виде изотермы в прямоугольных треугольниках.

Состав твердой фазы устанавливали по методу «остатков» Скрейнемакерса и подтверждали химическим анализом.

Система ЩК – ДЭА – вода  включает два жидких компонента (воду и ДЭА), неограниченно смешивающихся между собой, а третий – кристаллическую ЩК.

Изучение системы начали со стороны щавелевой кислоты. В насыщенном растворе в донном осадке ЩК находилась в большом избытке и занимала значительную часть реакционной массы. Согласно экспериментальным данным, растворимость ЩК в воде при 25С составляет 10,20%.  По мере добавления ДЭА растворимость ее возрастает до 14,84 мас.%. После отбора пробы на химический анализ в каждый последующий опыт добавлялось примерно 1 мл ДЭА. Составы равновесных растворов располагаются на изотерме растворимости практически на прямой линии, образуя первую ветвь диаграммы. Отходящие от нее лучи Скрейнемакерса, связывающие точки составов насыщенных растворов, твердых  остатков и истинную твердую фазу, сходятся в полюсе Н2С2О4·2Н2О, указывая на присутствие ее в твердой фазе. От эвтонической точки берет начало вторая ветвь диаграммы растворимости, соответствующая образованию нового соединения. Химическим анализом установлен его состав: Н2С2О4 ·(С2Н4ОН)2NH·2Н2О. 

Для исследования системы со стороны ДЭА готовили 75% раствор и постепенно добавляли к нему ЩК. Вначале она полностью растворялась, затем начинала образовываться ТВ. Фаза. Хим. анализ показал, что ее состав тот же, что и полученный при изучении со стороны ЩК=1:1:2.

Параллельно с изучением растворимости исследовались свойства насыщенных растворов: плотность, показатель преломления, рН среды и рассчитывалась сумма молей солей на 1000 молей воды. По полученным данным строились диаграммы «состав-свойство». Их кривые закономерно изменялись и подтверждали тип изотермической диаграммы растворимости.

Рис.1. Диаграмма растворимости системы Н2С2О4 – (С2Н4ОН)2NH – Н2О

при 25С

                     Н2С2О4                                                    мол .%                                          NH(C2H4OH)2

Рис.2. Свойства насыщенных растворов системы Н2С2О4 – (С2Н4ОН)2NH – Н2О

Полученные данные подтверждали методами изомолярных серий и молярных отношений.

2. Изучение системы H2C2O4 – NH(C2H4OH)2 – H2O методом изомолярных серий

Для проведения опытов брали щавелевую кислоту марки «х.ч.» и диэтаноламин квалификации «ч», который представлял собой азеотропную смесь, содержащую 95,7% ДЭА.

Перед началом работы приготовили 0,1 М растворы щавелевой кислоты и диэтаноламина. Вначале исследовали систему методом изомолярных серий. В 8 мерных колб емкостью 50 мл из бюретки наливали растворы щавелевой кислоты и ДЭА в разных соотношениях, но так чтобы общий объем растворов составлял 50 мл.

Для каждого раствора измеряли коэффициент  рефракции, плотность, рН. Показатель преломления (n) определяли на рефрактометре ИРФ-454Б. Плотность растворов (p) – пикнометрически. Водородный показатель (рН) измеряли на иономере ЭВ - 74.

Экспериментальные данные представлены в табл.1 и на рис.3,4,5.

По полученным данным строили изотерму свойств изомолярной серии растворов, откладывая на оси ординат плотность растворов, а на оси абсцисс – номера растворов.

Табл.1.

Результаты исследований системы

щавелевая кислота – диэтаноламин – вода методом изомолярных серий

Где: р – плотность;

n – показатель преломления;

VЩК – объем щавелевой кислоты;

VДЭА – объем ДЭА;

рН – водородный показатель;

№ – номер раствора.

Рис. 3. Диаграмма показаний рН растворов МИС

Рис. 4. Диаграмма показаний плотности МИС

Рис. 5. Диаграмма показаний показателя преломления МИС

По изгибу на диаграмме делали вывод об образовании соединения. Об образовании соединения судили по диаграмме показаний плотности. Из точки изгиба опускали перпендикуляр на ось абсцисс. Место пересечения соответствует мольному соотношению компонентов в соединении.

Судя по диаграмме, соединения образуются в растворе под номером 3,5 т.к. именно в этих местах наблюдаются резкие спады плотности.

Растворам под номерами 3,5 соответствуют соотношения щавелевой кислоты и ДЭА как 1:2, 1:1

3. Изучение системы H2C2O4 – NH(C2H4OH)2 – H2O

методом молярных отношений

Для исследования брали 0,1 М растворы щавелевой кислоты и ДЭА. Затем готовили серию растворов с различным соотношением компонентов. Для этого брали 9 пробирок и из бюретки наливали по 1 мл щавелевой кислоты. Затем, начиная с первой пробирки, приливали ДЭА, в мольных соотношениях  щавелевая кислота: ДЭА = 1:0,2; 1:0,4; 1:0,6; 1:0,8; 1:1; 1:1,5; 1:2,0; 1:3,0; 1:4,0. Растворы доводили до 10 мл дистиллированной водой. Измеряли физико-химические показатели, которые представлены в табл. 2 и на рис. 6,7,8.

По полученным данным строили диаграмму показаний рН растворов, откладывая по оси абсцисс соотношения компонентов в растворе, а на оси ординат значения измеренных величин.

О составе образующихся в системах комплексов судили по резкому изгибу кривой. Из точки перегиба опускали перпендикуляр на ось абсцисс, и место пересечения указывало на состав соединения.

Раствору под номером 7 соответствует соотношение щавелевой кислоты и ДЭА как 1:2.

Таким образом, метод молярных отношений показывает, что ЩК и ДЭА образуют соединение в соотношении щавелевй кислоты и ДЭА как 1:2.

Табл.2.

Результаты исследований системы ЩК – ДЭА – вода ММО

Рис. 6. Диаграмма показаний показателя преломления ММО

Рис. 7. Диаграмма показаний рН растворов ММО

Рис. 8. Диаграмма показаний плотности ММО

2. Исследование соединения H2C2O4 NH(C2H4OH)2∙2Н2О на всхожесть и энергию прорастания зерновых культур

Из литературы известно, что амины используются в качестве стимуляторов роста и развития растений. В данной работе было исследовано физиологическое действие ДЭА с ЩК на культуре пшеницы сорта «Московская-35».

Для опытов брали специальную посуду, в которой проращивали семена (чашки Петри), фильтровальную бумагу, пинцет, образцы семян пшеницы, растворы ДЭА, растворы ЩК, растворы полученных соединений.

Определить энергию прорастания и всхожести семян, влияния на них соединений щавелевой кислоты с ДЭА можно при приготовлении растворов следующих концентраций:

1. 0,002%;
2. 0,001%;
3.  0,0005%;
4.  0,0001%.

Для сравнения действия соединений следует брать растворы исходных веществ в тех же концентрациях. Контролем служит дистиллированная вода.

Перед закладкой опыта чашки Петри рекомендуется прокалить в термостате, во избежание образования плесени. В каждую чашку раскладывают по 30 семян пшеницы, предварительно разложив рядами на увлажненную фильтровальную бумагу. Каждую чашку пронумеровывают по порядку (всего 39 шт).

В первые 3 чашки приливают 10 мл дистиллированной воды. В чашки под номерами с 4 по 15 – по 10 мл раствора щавелевой кислоты разных концентраций. В чашках с 16 по 27 также налито по 10 мл раствора ДЭА. Семена пшеницы в чашках с 28 по 39 приливают 10 мл раствора соединения. В целях безопасности (предотвращение высыхания растворов) чашки Петри прикрывают крышкой.

На 3-ий день закладки опыта следует определить энергию прорастания семян путем подсчета количества дружно проросших семян пшеницы в чашках.

Всхожесть отражает отношение нормально проросших семян к общему числу семян, взятых для проращивания, одновременно со всхожестью определяют энергию прорастания семян.

По всхожести и энергии прорастания семян судят о пригодности семян к посеву и соответственно устанавливают норму высева.

На 3-день закладки опыта определяли энергию прорастания.

На 7-ой день считали лабораторную всхожесть семян пшеницы.

Экспериментальные данные отражены в таблице 3.

В результате исследования установлено, что соединение H2C2O4∙NH(C2H4OH)2∙2Н2О обладает ростостимулирующим действием. Нами было выявлено, что обработка семян пшеницы раствором соединения  с концентрацией 0,001% повышает энергию прорастания и всхожесть семян.

Табл.3

Выявление оптимальной концентрации Н2С2О4, (С2Н4ОН)2NH и Н2С2О4·(С2Н4ОН)2NH∙2Н2О на ЭП и ЛВ семян пшеницы «Московская-35»*

*В таблице приведены средние значения ЭП и ЛВ.

Выводы

1. Методом изотермической растворимости, изомолярных серий, молярных отношений, денси-, рефракто-, рН-метрией изучена система ЩК - ДЭА - вода при 250 С.
2. Методом изотермической растворимости установлено, что щавелевая кислота с диэтаноламином образуют новое соединение, состав которого определен химическим анализом и соответствует формуле Н2С2О4∙(С2Н4ОН)2NH∙2Н2О. 
3. Методом молярных отношений, изомолярных серий, с применением рефракто-, денси- и рН-метрии выявлено, что в системе Н2С2О4 – (С2Н4ОН)2NH – H2O образуются два комплекса в мольном соотношении компонентов ЩК:ДЭА = 1:1 и 1:2.
4. Синтезировано соединение Н2С2О4 ∙(С2Н4ОН)2NH∙2Н2О и проведены лабораторные исследования влияния его на ЭП и ЛВ пшеницы.
5. Установлено, что данный комплекс в концентрации 0,001% обладает ростстимулирующим действием.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

2. Аносов, В. Я. Основы физико-химического анализа / В. Я. Аносов, М. И. Озерова, Ю. Я. Фиалков; [под общ. ред. В. Я. Аносова]. – М.: Наука, 1976. – 504 с.
3. Артеменко, А. И. Органическая химия / А. И. Артеменко. - М.: Высшая школа, 2005. - 545 с.
4. Бесков, С. Д. Аналитическая химия / С. Д. Бесков, О. А. Слизковская; [под ред. С. Бескова]. - М: Изд. Мин-прос. РСФСР, 1956. – 448 с.
5. Гинзберг, А. С. Курс органической химии / А. С. Гинзберг. – СПб.; М.: Биомедгиз, 1933 – 637 с.
6. Голикова, С. Н. Неотложная помощь при острых отравлениях: Справочник по токсикологии / С. Н. Голикова. – М.: Медицина, 1977. – 412 с.
7. Грандберг, И. И. Органическая химия / И. И. Грандберг. - М.: Высш. шк., 1987. — 480 с.
8. Иванов, В. Г. Органическая химия: Учебное пособие для студ. Высш. пед. учеб. заведений / В. Г. Иванов. – М.: Мастерство, 2003. – 246 с.
9.  Кнунянц, И. Л. Химический энциклопедический словарь / И. Л. Кнунянц. – М.: Советская энциклопедия, 1983. – 715 с.
10.  Кольцова, О.В. Физико-химические методы анализа / О. В.Кольцова. – Чебоксары: ЧГПУ, 2007. – 44 с.
11.  Логинов, Н. Я. Аналитическая химия. Учебное пособие для студентов хим.-биол. и биол.-хим. специальностей пед. ин-тов / Н. Я. Логинов. – М.: Просвещение ,1975. – 433с.
12.  Нейланд, О. Я. Органическая химия / О. Я. Нейланд. - М: Высш. шк., - 1990. – 559 с.
13.  Несмеянов, А. Н. Начало органической химии / А. Н. Несмеянов, Н. А. Несмеянов. - М: Химия, 1969. - Т. 1. - 116 с.
14.  Органическая химия. Энциклопедия школьника / Р. С. Соколов. – М.: Советская энциклопедия, 1975. – 355 с.
15.  Перекалин, В. В. Органическая химия / В. В. Перекалин, С. А. Зонис. – М.: Просвещение, 1982. – 632 с.
16.  Потапов, В. М. Органическая химия / В. М. Потапов, С. Н. Татаринчик. – М.: Химия, 1989. – 564 с.
17.  Практикум по основам сельского хозяйства: учеб. пособие для студентов биол. спец. пед. ин-тов / Под ред. И. М. Ващенко. – М.: Просвещение, 1991. – 431 с.
18.  Рабинович, В. А. Краткий химический справочник / В. А. Рабинович, З. Я. Хавин. – Л.: Химия, 1977. – 296 с.
19.  Цитович, И. К. Курс аналитической химии / И. К. Цитович. – М.: Высшая школа, 1994. – 178 с.
20.  Юдин, А. М. Химия в быту / А. М. Юдин, В. Н. Сучков. – М.: Химия, 1976. – 61 с.