КВАЗИОБРАТИМЫЙ ТЕРМОИНДИКАТОР Российский патент 1999 года по МПК B22D2/00 

Изобретение относится к области химии, в частности к цветовым индикаторам температуры, и может быть использовано для визуального контроля теплового режима в различных технологических процессах.

Принцип действия квазиобратимых термохимических индикаторов основан на изменении окраски при удалении кристаллизационной воды [l].

Например, бромидное координационное соединение кобальта (II) с гексаметилентетрамином кристаллизуется с 10 молекулами воды. При температуре около 40^oC происходит удаление кристаллизационной воды и окраска изменяется от розовой до голубой. При охлаждении комплекс со временем снова поглощает воду и окраска становится исходной [2].

Бромидный комплекс никеля (II) с гексаметилентетрамином теряет 10 молей кристаллизационной воды при температуре около 60^oC и изменяет окраску от светло-зеленой до голубой [3]. Недостатком этих термохромных материалов является наличие в их составе органического лиганда довольно сложного строения, что затрудняет синтез комплексов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является термочувствительный бромидный комплекс никеля (II) с гексаметилентетрамином.

Задача изобретения - создание нового квазиобратимого термохимического индикатора на основе комплексного соединения хлорида никеля (II) c дешевым и доступным нейтральным органическим лигандом, обладающим благоприятными донорными и стерическими характеристиками. Это достигается использованием в качестве исходных веществ хлорида никеля (II) состава NiCl₂•6H₂O и органического растворителя диметилформамида (ДМФА), выпускающегося промышленностью.

Пример. В 10 мл ДМФА растворяет 0,5 г NiCl₂•6H₂O, перемешивают и упаривают на водяной бане. При охлаждении получают крупные желтые кристаллы, которые высушивают в эксикаторе над P₂O₅.

По данным химического анализа полученное вещество имеет состав NiCl₂•4ДМФА•2H₂O.

Найдено, %: Ni - 12,92; N - 12,13; Cl - 15,26; H₂O - 7,94.

Для NiCl₂•4ДМФА•2H₂O вычислено, %: Ni - 12,83; N - 12,25; Cl - 15,49; H₂O - 7,88.

1. Комплекс хорошо растворим в воде, этаноле, диметилсульфоксиде.

2. Молярная электропроводность раствора комплекса в ацетонитриле составляет 230,0 Oм^-1 см² моль^-1, что соответствует электролиту типа 2:1.

3. Плотность вещества 1,52 г/см³, магнитная восприимчивость μ_эфф. = 2,82 М.Б.

4. t начала разложения = 100^oC, t макс. скорости разложения 120^oC.

При нагревании комплекса состава NiCl₂•4ДМФА•2H₂O до 90^oC происходит изменение окраски вещества из желтой в зеленую, при охлаждении восстанавливается первоначальная окраска. Учитывая результаты измерения электропроводности растворов комплекса и то, что хлорид-ионы полностью легко осаждаются в виде хлорида серебра, можно предположить октаэдрическое строение соединения. При нагревании происходят структурные изменения октаэдрических комплексов никеля (II) в тетраэдричеcкие по схеме

Охлаждение приводит к обратному переходу окраски. Парамагнетизм зеленой формы [Ni(ДМФА)₄]Cl₂•2H₂O подтверждает тетраэдричеcкое строение комплекса.

Источники информации
1. Абрамович Б.Г., Картавцев В.Ф. Цветовые индикаторы температуры. М.: Энергия, 1978. 216 с.

2. Кукушкин Ю.Н. Химия координационных соединений. М.: Высш. шк., 1985. 455с.

3. Кукушкин Ю.Н. Соединения высшего порядка. Л.: Химия, 1991. 112 c.

Квазиобратимый термохимический индикатор может быть использован для визуального контроля теплового режима в различных технологических процессах. Предложенный индикатор представляет собой координационное соединение хлорида никеля(II) с диметилформамидом, имеющее обратимый термохромный переход окраски при 90^oС, предложенный термоиндикатор содержит дешевый и доступный органический лиганд, обладающий благоприятными донорными и стерическими характеристиками.

Квазиобратимый термохимический индикатор, содержащий координационное соединение никеля II, отличающийся тем, что он представляет собой соединение формулы NiCl₂•4ДМФА•2Н₂О и имеет обратимое изменение окраски при 90^oC.