RU2715359C1 - Обратимый химический индикатор температуры - Google Patents

Обратимый химический индикатор температуры Download PDF

Info

Publication number
RU2715359C1
RU2715359C1 RU2019124031A RU2019124031A RU2715359C1 RU 2715359 C1 RU2715359 C1 RU 2715359C1 RU 2019124031 A RU2019124031 A RU 2019124031A RU 2019124031 A RU2019124031 A RU 2019124031A RU 2715359 C1 RU2715359 C1 RU 2715359C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iii
reversible
temperature
temperature indicator
color
Prior art date
Application number
RU2019124031A
Other languages
English (en)
Inventor
Елизавета Викторовна Черкасова
Татьяна Григорьевна Черкасова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ)
Priority to RU2019124031A priority Critical patent/RU2715359C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2715359C1 publication Critical patent/RU2715359C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F11/00Compounds containing elements of Groups 6 or 16 of the Periodic Table
    • C07F11/005Compounds containing elements of Groups 6 or 16 of the Periodic Table compounds without a metal-carbon linkage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/003Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table without C-Metal linkages
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/12Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance
    • G01K11/16Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance of organic materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)

Abstract

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. Заявлен обратимый химический индикатор температуры на основе двойного координационного соединения - сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота) празеодима (III), который обладает обратимым изменением окраски при нагревании до 115°С, а состав его характеризуется химической формулой [Pr(C6H5NO2)3(H2O)2][Cr(NCS)6]⋅1,5H2O.
Техническим результатом изобретения является создание нового обратимого термохромного материала на основе сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота) празеодима (III), обладающего способностью обратимо изменять окраску при нагревании до температуры 115°С, доступного в получении и удобного в применении на практике.

Description

Изобретение относится к области химии, более конкретно - к новому обратимому химическому цветовому индикатору температуры, 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. Термохромизм неорганических соединений / L. Paruta, A. Boldijar // Rev. chim., 1987. V. 38. No.1. P. 26-29; Кукушкин Ю.Н. Соединения высшего порядка. - Л.: Химия, 1991. С. 112).
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.
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 - [153], то есть при нагревании происходит изменение строения вещества. Для синтеза комплекса требуются органические вещества, имеющие неприятный запах и являющиеся токсичными.
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.
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.
Тетрахлорокупрат(II) бис-(диэтиламмония) [(CH3CH2)2NH2]2CuCl4 обладает термохромными свойствами, при температуре 45°С изменяет окраску от ярко-зеленой до желтой. Изменение окраски обусловлено структурной изомеризацией комплекса из плоскоквадратного в тетраэдрический (Choi S., J.A. Larrabee Термохромный тетрахлорокупрат(II) // J.Chem.Educ. 1989. V. 66. No. 9. P. 774-776). Искажение геометрии галогенокупратного аниона CuCl4 2- является результатом термодинамического перехода стерически затруденной низкотемпературной формы, имеющей зеленую окраску, в более разупорядоченную высокотемпературную форму, окрашенную в желтый цвет. Практическое использование этого термохромного материала ограничивается чрезвычайной гигроскопичностью низкотемпературной формы комплекса, что требует вакуумной герметизации материала.
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.
Наиболее близким 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 химического цветовому индикатора температуры на основе сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота) празеодима (III), обладающего способностью обратимо изменять окраску при нагревании до температуры 115°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 0,43 г (0,001 моль) гексагидрата нитрата празеодима(III), 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 0,37 г (0,003 моль) никотиновой кислоты в 50 мл воды. Выпадает мелкокристаллический осадок розового цвета. Вещество отфильтровывают и высушивают на воздухе. Выход около 80%. По результатам химического анализа полученное соединение имеет состав [Pr(C6H5NO2)3(H2O)2][Cr(NCS)6]⋅1,5H2O.
Figure 00000001
1. Растворимость в воде при 25°С составляет 3,5 моль/дм3, хорошо растворим в диметилсульфоксиде и диметилформамиде.
2. ИК-спектр (ν, см-1): 3442 с., 3081 ср., 2085 с., 1685 ср., 1635 с., 1585 оч.с., 1420 оч.с., 1180 сл., 833 сл., 757 с., 683 сл., 513 сл.
3. Кристаллы моноклинной сингонии, пр.гр. P21/n, Z=4, параметры решетки: а=9.6052(5), b=25.6599(12), с=15.4631 (8), β=106.0308 (10),
Figure 00000002
4. Температура начала разложения комплекса на воздухе 1650°С, в инертной атмосфере гелия-180°С.
5. Характеристика изменения цвета при нагревании: обратимый переход из розового в темно-зеленый.
Термочувствительный материал на основе сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота) празеодима (III) обладает обратимым термохромизмом при температуре 115°С 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.

Claims (1)

  1. Обратимый химический индикатор температуры на основе двойного координационного соединения - сесквигидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III)диакватрис(никотиновая кислота) празеодима (III), отличающийся тем, что он обладает обратимым изменением окраски при нагревании до 115°С, а состав его характеризуется химической формулой [Pr(C6H5NO2)3(H2O)2][Cr(NCS)6]⋅1,5H2O.
RU2019124031A 2019-07-23 2019-07-23 Обратимый химический индикатор температуры RU2715359C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124031A RU2715359C1 (ru) 2019-07-23 2019-07-23 Обратимый химический индикатор температуры

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124031A RU2715359C1 (ru) 2019-07-23 2019-07-23 Обратимый химический индикатор температуры

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715359C1 true RU2715359C1 (ru) 2020-02-26

Family

ID=69630899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019124031A RU2715359C1 (ru) 2019-07-23 2019-07-23 Обратимый химический индикатор температуры

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715359C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2097714C1 (ru) * 1995-02-13 1997-11-27 Кузбасский государственный технический университет Обратимые термохромные материалы
RU2187081C1 (ru) * 2001-03-11 2002-08-10 Кузбасский государственный технический университет Обратимый хромовый термоиндикатор
RU2301974C1 (ru) * 2005-12-20 2007-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" (ГУ КузГТУ) Обратимые биметаллические термоиндикаторы
CN103319509A (zh) * 2013-06-09 2013-09-25 浙江大学 一种用于温度探测的双稀土金属有机框架材料及其制备方法
RU2499800C1 (ru) * 2012-10-09 2013-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) Обратимый термохимический индикатор
CN104193770A (zh) * 2014-08-01 2014-12-10 浙江大学 一种用于生理温度探测的双稀土有机框架材料及其制备方法
RU2551373C1 (ru) * 2014-03-11 2015-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) Обратимый цветовой термоиндикатор на основе двойного комплексного соединения

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2097714C1 (ru) * 1995-02-13 1997-11-27 Кузбасский государственный технический университет Обратимые термохромные материалы
RU2187081C1 (ru) * 2001-03-11 2002-08-10 Кузбасский государственный технический университет Обратимый хромовый термоиндикатор
RU2301974C1 (ru) * 2005-12-20 2007-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" (ГУ КузГТУ) Обратимые биметаллические термоиндикаторы
RU2499800C1 (ru) * 2012-10-09 2013-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) Обратимый термохимический индикатор
CN103319509A (zh) * 2013-06-09 2013-09-25 浙江大学 一种用于温度探测的双稀土金属有机框架材料及其制备方法
RU2551373C1 (ru) * 2014-03-11 2015-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) Обратимый цветовой термоиндикатор на основе двойного комплексного соединения
CN104193770A (zh) * 2014-08-01 2014-12-10 浙江大学 一种用于生理温度探测的双稀土有机框架材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2551373C1 (ru) Обратимый цветовой термоиндикатор на основе двойного комплексного соединения
RU2301974C1 (ru) Обратимые биметаллические термоиндикаторы
RU2499800C1 (ru) Обратимый термохимический индикатор
Shi et al. Three viologen-derived Zn-organic materials: photochromism, photomodulated fluorescence, and inkless and erasable prints
Brylev et al. A new hexanuclear rhenium cluster complex with six terminal acetate ligands: Synthesis, structure, and properties of K4 [Re6S8 (CH3COO) 6]· 8H2O
CN102807591B (zh) 基于双苯并咪唑配体的金属配合物及其制备方法与用途
Coe et al. Control of axial ligand substitution in trans-bis (2, 2'-bipyridine) ruthenium (II) complexes. Crystal and molecular structure of trans-(4-ethylpyridine)(dimethyl sulfoxide) bis (2, 2'-bipyridine) ruthenium (II) hexafluorophosphate, trans-[Ru (bpy) 2 (4-Etpy)(DMSO)](PF6) 2
Lin et al. Azobenzene-derived tris-β-diketonate lanthanide complexes: reversible trans-to-cis photoisomerization in solution and solid state
Pramanik et al. Coordination assembly of p-substituted aryl azo imidazole complexes: Influences of electron donating substitution and counter ions
Steiniger et al. Germane vs. digermane formation
Das et al. Selective fluorescence swing from cysteine to glutathione by switchover from solid to in situ probe in 100% water and bio-imaging studies for living species
Dankhoff et al. Novel Cu (ii) complexes with NNO-Schiff base-like ligands–structures and magnetic properties
RU2443707C1 (ru) Обратимый термоиндикатор на основе двойной комплексной соли
Cao et al. A pair of new chiral polyoxovanadates with decent NLO properties
RU2643150C1 (ru) Обратимый термохимический индикатор на основе двойного координационного соединения
RU2415146C1 (ru) Биметаллический цветовой индикатор температуры
RU2715359C1 (ru) Обратимый химический индикатор температуры
RU2689772C1 (ru) Обратимый биметаллический цветовой термоиндикатор
CN103196907B (zh) 一种酸碱指示剂及其制备方法
RU2741011C1 (ru) Обратимый термохимический цветовой индикатор
RU2756438C1 (ru) Термочувствительный цветовой обратимый индикатор
Sun et al. In situ recrystallization of lanthanide coordination polymers: from 1D ladder chains to 1D linear chains
RU2754306C1 (ru) Термохромный индикатор
Xue et al. Two crystalline Zn (II)-viologen compounds with photochromism, photomodulated luminescence and water-induced reversible crystal-to-amorphous transformation
Ren et al. Stable terbium metal–organic framework with turn-on and blue-shift fluorescence sensing for acidic amino acids (l-aspartate and l-glutamine) and cations (Al 3+ and Ga 3+)