Неорганический обратимый термоиндикатор

Изобретение относится к новому цветовому индикатору температуры, а именно к неорганическому обратимому термоиндикатору на основе комплексного соединения - гидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III) калия. Состав термоиндикатора характеризуется химической формулой К2[Сr(NСS)6] 3,33Н2О. Техническим результатом изобретения является создание нового обратимого термохромного материала, обладающего способностью обратимо изменять окраску при нагревании до температуры 120°С, доступного в получении и удобного в применении на практике. 1 пр.

 

Изобретение относится к области химии, более конкретно - к новому 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. C. 112).

Многие термочувствительные вещества содержат органические компоненты в своем составе. Тетрахлорокупрат(II) бис-(диэтиламмония) [(CH3CH2)2NH2]2CuCl4 обладает термохромными свойствами, при температуре 45°C 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 C u C l 4 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 (С5Н7N2)3[Сr(NСS)6]·Н2O 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 N O 2 , то есть при нагревании происходит изменение строения вещества (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).

Для синтеза перечисленных веществ требуются органические вещества, имеющие неприятный запах и зачастую являющиеся токсичными.

Известны также и некоторые неорганические термочувствительные вещества.

Термочувствительный пигмент Ag2[HgI4] изменяет окраску от желтой до темно-красной при 45°C, 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.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению являются термохромный материал 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.

Технический результат изобретения - создание нового обратимого цветового термоиндикатора на основе гидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III) калия, обладающего способностью обратимо изменять окраску при нагревании до температуры 120°С, доступного в получении и удобного в применении на практике.

Технический результат достигается тем, что неорганический обратимый термоиндикатор на основе комплексного соединения - гидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III) калия, согласно изобретению, обладает обратимым изменением окраски при нагревании до 120°С, а состав его характеризуется химической формулой К3[Сr(NСS)6] 3,33Н2О.

В качестве исходных веществ используются доступные вещества: хромокалиевые квасцы и роданид калия, выпускаемые промышленностью как недорогие химические реактивы.

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

Пример. Умеренно концентрированный водный раствор 30 г (0,3 моль) KNCS («хч») с 25 г (0,05 моль) KCr(SO4)·12H2O («хч») нагревали в течение двух часов на водяной бане, затем упаривали до тех пор, пока вся смесь при охлаждении не затвердевала с образованием темно-фиолетовой кристаллической массы. Эту смесь экстрагировали этиловым спиртом и продукт еще несколько раз перекристаллизовывали из спирта. Выход около 80%. Результаты химического анализа,% (теор./практ.): [Сr(NСS)6]3- 69,32/69,24; Н2О: 10,38/10,30.

1. Продукт хорошо растворим в воде, этиловом спирте, диметилсульфоксиде и диметилформамиде.

2. ИК-спектр (ν, cм-1): 3432(c.), 2087(oч.c.), 1620(cp), 833(cp.), 481(cp.).

3. Кристаллы К3[Сr(NСS)6]·3,33Н2O тригональной сингонии, пр.гр. P 3 ¯ m , Z=3, а=14,2296(2), с=9,6116(3)Å, V=1685,43(6), ρвыч.=1,708 г/см3.

4. Температура начала разложения комплекса на воздухе 130°С, в инертной атмосфере гелия - 140°С.

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

Термочувствительный материал на основе гидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III) калия обладает обратимым термохромизмом при температуре 120°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.

Неорганический обратимый термоиндикатор на основе комплексного соединения - гидрата гекса(изотиоцианато)хромата(III) калия, отличающийся тем, что он обладает обратимым изменением окраски при нагревании до 120°С, а состав его характеризуется химической формулой К2[Сr(NСS)6] 3,33Н2О.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к индикаторам температуры для визуального отображения температуры материала или средства с изменяющейся температурой, предназначенного для приготовления и хранения продуктов питания.

Изобретение относится к термометрии, а именно к термоиндикаторным составам, предназначенным для определения температуры в рабочем объеме печей или на поверхности нагретых металлических деталей в металлургии, машиностроении и термической металлообработке.

Изобретение относится к новому классу обратимых термочувствительных материалов и может быть использовано для визуального контроля температуры в различных технологических процессах.

Изобретение относится к технике измерения температуры, в частности к измерению температуры нагретых поверхностей. .

Изобретение относится к новому классу обратимых термочувствительных материалов и может быть использовано для визуального контроля температуры в различных технологических процессах.

Изобретение относится к термометрии и позволяет расширить температурный диапазон термоиндикаторного состава в сторону высоких температур. .

Изобретение относится к составам для термоиндикаторов и может быть использовано для индикации температурных неоднородностей и градиентов в объеме в интервале (-70) - (+100)°С, например, в технике обработки материалов энергией электромагнитных полей.

Изобретение относится к термометрии и позволяет расширить температурный диапазон термоиндикаторного состава. .

Изобретение относится к измерению температуры и может использоваться в системах сигнализации в труднодоступных местах. .

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры в печах для отжига при местном подогреве детали изделия перед сваркой. Предложен состав для измерения температуры в печах для отжига при местном подогреве детали изделия перед сваркой (стали хромомолибденные и хромолибденаванадиевые). Состав для сигнализации заданного интервала температуры содержит оксид магния, азотнокислую медь и цинк, мас.%: Оксид магния 15-25 Азотнокислая медь 20-35 Цинк Остальное Технический результат - повышение точности определения температуры. 1 табл.

Изобретение относится к химической композиции, чувствительной к температуре и пригодной для получения датчиков для тестирования условий хранения продуктов, которые требуют постоянного хранения при низкой температуре. Описана намагничиваемая химическая композиция, содержащая по меньшей мере один полярный растворитель, выбранный из группы, содержащей спирт с количеством атомов углерода от C8 до С14, политетрагидрофуран, или их смесь; ферромагнитный компонент, содержащий множество намагничиваемых частиц Стабильного Однодоменного (СОД) типа, выбранных из группы, содержащей магнетит, замещенный магнетит и/или феррит в количестве от 5 до 15% от объема растворителя, и имеющих диаметр от около 20 до 50 нм; и полимерный компонент, включающий в себя поливинилбутираль (ПВБ) или сополимер поливинилбутираль-виниловый спирт-винилацетат в процентном отношении от 3 до 15% от объема растворителя, причем упомянутый полимерный компонент имеет форму сети или сетки и ограничивает множество ячеек или зон, в каждой из которых размещена одна из упомянутых частиц, погруженная в упомянутый полярный растворитель. Также описаны способ получения композиции, микрокапсула, чернила и способ проверки или анализа продукта. Технический результат: получена новая чувствительная композиция, чувствительная к изменениям температуры. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к новому цветовому индикатору температуры, а именно к неорганическому обратимому термоиндикатору на основе комплексного соединения - гидрата гексахромата калия. Состав термоиндикатора характеризуется химической формулой К2[Сr6] 3,33Н2О. Техническим результатом изобретения является создание нового обратимого термохромного материала, обладающего способностью обратимо изменять окраску при нагревании до температуры 120°С, доступного в получении и удобного в применении на практике. 1 пр.

Наверх