Обратимый термохимический цветовой индикатор

Изобретение может быть использовано при индикации и визуальном контроле температуры в технологических процессах. Предложен обратимый термохимический цветовой индикатор на основе двойного биметаллического координационного соединения - дигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота) тербия(III), обладающий обратимым изменением окраски при нагревании до 120°С. Состав соединения характеризуется химической формулой [Tb(C6H5NO2)3(H2O)2][Cr(NCS)6]⋅2Н2O. Изобретение позволяет получить из доступных исходных веществ термочувствительный материал, не сложный в получении, устойчивый при хранении, не токсичный и не имеющий запаха, термостабильный в условиях эксплуатации, обеспечивающий обратимый переход цвета при нагревании из розового в тёмно-зеленый. 1 пр.

 

Изобретение относится к области химии, более конкретно - к новому обратимому термохимическому цветовому индикатору, и может быть использовано для индикации и визуального контроля температуры и температурных полей в различных технологических процессах.

Термохимические индикаторы в большинстве своем изготовлены на основе координационных соединений переходных металлов (Кукушкин Ю.Н. Химия координационных соединений. - М.: Высш. шк., 1985. С. 428-429; Абрамович В.Г., Картавцев В.Ф. Цветовые индикаторы температуры. - М.: Энергия, 1978. С.10-12; Paruta L., Boldijar А. Термохромизм неорганических соединений // Rev. chim.,1987. V.38. No.l. P.26-29; Кукушкин Ю.Н. Соединения высшего порядка. - Л. - Химия, 1991. С.112).

Термочувствительный пигмент Ag2[HgI4] изменяет окраску от желтой до темно-красной при 45°С, a Cu2[HgI4] - от карминово-красной до коричневой при 65°С. Изменение окраски координационных соединений связано с перестройкой кристаллической структуры (Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. - М.: Химия, 1974. С.625). К недостаткам этих термохромных материалов относятся наличие токсичных соединений ртути и медленное разложение тетрайодомеркурат(II)-аниона во влажной атмосфере.

Обратимый термохромизм характерен для биметаллического комплекса цис-[Pt(NH3)2(SCN)Ag(SCN)]NO3 (Кукушкин Ю.Н., Бахарева С.И., Душин Р.Б. // Журн.неорган. химии. 1977. Т.22. №5. С.1419-1421). Серебро в этом соединении координационно не насыщено, поэтому возможно сшивание моноядерных комплексов в полимер. При температуре 134°С происходит превращение желтого комплекса в темно-красную модификацию. Недостатком данного термочувствительного материала является использование дорогих благородных металлов.

Термохромное превращение красной формы соединения [Cu((CH3CH2)2NCH2CH2NH2)2](ClO4)2 в сине-фиолетовую при 80°С связано с искажением структуры исходных плоскоквадратных катионов. Процесс термоизомеризации эндотермичен и имеет все признаки фазового перехода: он обратим и протекает при фиксированной температуре. Установлено, что в процессе фазового перехода уменьшается прочность водородных связей NH…Cl, которые обеспечивают жесткую структуру катиона в низкотемпературной форме (Кукушкин Ю.Н. Соединения высшего порядка. - Л.: Химия, 1991. С.111). Недостатком данного вещества является использование токсичных веществ для его получения.

Термохромное вещество состава (C5H7N2)3[Cr(NCS)6]⋅H2O обратимо изменяет окраску при нагревании до 80°С из сиреневой в сине-зеленую вследствие искажения структуры хромофора из-за полиморфного превращения низкотемпературной модификации в высокотемпературную (Мезенцев К.В., Черкасова Т.Г. Пат. 2167081 РФ // Обратимый хромовый термоиндикатор; заявл. 11.03.2001, опубл. 10.08.2002, бюл. №22). Недостатком этого термохромного материала является необходимость специального синтеза 2-аминопиридина, который не выпускается промышленностью и является токсичным.

При нагревании красного изомера NiEn2(NO2)2, где En-1,2-диаминоэтан, до 120°С образуется синий изомер [NiEn2(O2N)]NO2, содержащий одну хелатную и одну ионную группы NO2 (Hitchman M.A. James G. Природа синего изомера комплекса Ni(1,2-диаминоэтан)2(NO2)2 // Inorg. Chim. Acta. 1984. V.88. No.12. P. 19-21), то есть при нагревании происходит изменение строения вещества. Для синтеза комплекса требуются органические вещества, имеющие неприятный запах и являющиеся токсичными.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому изобретению являются термохромные материалы [Ln(C2H6SO)8][Cr(NCS)6], где Ln-лантаноиды).В интервале температур 140-220°С соединения обратимо изменяют окраску от малиновой до темно-зеленой, что связано с процессами лигандного обмена между двумя координационными сферами при нагревании веществ (Черкасова Т.Г., Татаринова Э.С., Кузнецова О.А., Трясунов Б.Г. Патент РФ 2097714 // Обратимые термохромные материалы; заявл. 13.02.1995, опубл. 27.11.1997, бюл. №33). К недостаткам данных материалов можно отнести необходимость использования для их получения диметилсульфоксида, являющегося легколетучим органическим веществом с непрятным запахом.

Технический результат изобретения - создание нового обратимого термохимического цветового индикатора на основе дигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота) тербия(III), обладающего способностью обратимо изменять окраску при нагревании до температуры 120°С, доступного в получении и удобного в применении на практике.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве исходных веществ используются гекса(изотиоцианато)хромат(III) калия и никотиновая кислота, выпускаемая промышленностью как недорогое лекарственное средство (витамин РР), что обусловливает ее невысокую стоимость и доступность.

Полученное вещество устойчиво при хранении, не токсично и не имеет запаха.

Пример. В 25 мл воды растворяют 0,45 г (0,001 моль) гексагидрата нитрата тербия(Ш), добавляют растворенную в 25 мл воды комплексную соль K3[Cr(NCS)6]⋅4H2O в количестве 0,59 г (0,001 моль), затем в интервале рН 4-6 добавляют раствор, содержащий 0,3 7 г (0,003 моль) никотиновой кислоты в 50 мл воды. Выпадает мелкокристаллический осадок розового цвета. Вещество отфильтровывают и высушивают на воздухе. Выход около 75%. По результатам химического анализа полученное соединение имеет состав [Tb(C6H5NO2)3(H2O)2][Cr(NCS)6]⋅2H2O.

1. Растворимость в воде при 25°С составляет 3,0 моль/дм3, хорошо растворим в диметилсульфоксиде и диметилформамиде.

2. ИК-спектр (ν, см-1): 3445 с, 3084 ср., 2085 с, 1686 ср., 1636 с, 1585 оч.с, 1420 оч.с, 1183 сл., 835 сл., 760 с, 685 сл., 515 сл.

3. Кристаллы моноклинной сингонии, пр.гр. P21/n, Z=4, параметры решетки: а=9.5570(2), b=25.6299(7), с=15.4998 (4) , β=106.808 (1)°, V=3634.403.

4. Температура начала разложения комплекса на воздухе 180°С, в инертной атмосфере гелия-195°С.

5. Характеристика изменения цвета при нагревании: обратимый переход из розового в темно-зеленый.

Термочувствительный материал на основе дигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота) тербия(III) обладает обратимым термохромизмом при температуре 120°C с ярким изменением окраски, устойчив при хранении, термостабилен в условиях эксплуатации, не токсичен, несложен в получении, легко наносятся на подложки в виде тонких термохромных пленок и термочувствительных покрытий, обладающих долговечностью. Все это позволяет использовать его в качестве термохимического индикатора для визуального контроля температуры в технологических процессах.

Обратимый термохимический цветовой индикатор на основе двойного биметаллического координационного соединения - дигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота) тербия(III), отличающийся тем, что он обладает обратимым изменением окраски при нагревании до 120°С, а состав его характеризуется химической формулой [Tb(C6H5NO2)3(H2O)2][Cr(NCS)6]⋅2Н2O.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химии, более конкретно - к новому обратимому химическому цветовому индикатору температуры, и может быть использовано для индикации и визуального контроля температуры в различных технологических процессах.

Изобретение относится к обратимому биметаллическому цветовому термоиндикатору на основе двойного комплексного соединения - дигидрата гекса (изотиоцианато) хромата(III) диакватрис (никотиновая кислота) иттрия(III).

Изобретение относится к области химии, а именно - к новым обратимым цветовым индикаторам, и может быть использовано для индикации и визуального контроля температуры и температурных полей в различных технологических процессах.

Изобретение относится к обратимому термохимическому индикатору на основе двойного координационного соединения - сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота)эрбия(III).

Датчик размораживания продуктов, подлежащих хранению при температурах, исключающих размораживание и последующее перезамораживание, имеет герметичную оболочку с расположенным в ней элементом индикации размораживания продуктов.

Изобретение может быть использовано в устройствах для подавления звуков, созданных элементами оборудования. Устройство для подавления звуков содержит корпус (11), предназначенный для размещения вокруг одного или более создающих звук элементов оборудования для того, чтобы ограждать их от окружающей среды и, тем самым, подавлять их звуки.

Изобретение относится к обратимому цветовому термоиндикатору на основе двойного комплексного соединения - дигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)-диакватрис(никотиновая кислота)лантана(III).

Изобретение относится к жидкокристаллическим смесям для колориметрического выявления перепада температуры на поверхности биологических объектов. Смесь жидкокристаллических соединений состоит из от 48,61% до 52,53% мас.

Изобретение относится к обратимому цветовому индикатору температуры на основе моногидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III) диакватрис(никотиновая кислота)неодима(III).
Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при изготовлении индикаторов, изменяющих свой цвет при определенной температуре по истечении заданного интервала времени.

Изобретение относится к способу получения гадобутрола, который включает взаимодействие 1,4,7,10-тетраазациклододекана с солью литий-галоген с образованием комплекса циклен-литий галоген с последующей реакцией с 4,4-диметил-3,5,8-триоксабицикло[5.1.0]октаном при температуре от 85 до 95°С, чтобы получить комплекс N-(6-гидрокси-2,2-диметил-1,3-диоксифен-5-ил)-1,4,7,10-тетраазациклододекан-литий галоген, представленный следующей химической формулой 1 (где X представляет собой галоген); взаимодействие комплекса литий галоген, представленного химической формулой 1, с соляной кислотой с получением промежуточного соединения гадобутрола, представленного следующей химической формулой 2; алкилирование промежуточного соединения гадобутрола, представленного следующей химической формулой 2, хлоруксусной кислотой с получением бутрола, представленного следующей химической формулой 3; и взаимодействие бутрола, представленного химической формулой 3, с оксидом гадолиния.
Наверх