Kinetics and mechanism of isothermal dehydration of LiKC4H4O6 · H2O single-crystals

The kinetics of isothermal dehydration of LiKC₄H₄O₆.H₂O single-crystals was investigated in the [001] crystallographic direction under a dynamic vacuum of 6.7×10^–5 Pa with a quartz crystal microbalance. The removal of H₂O molecules may be described by a diffusion equation for a semi-infinite medium. The diffusion coefficients vary from 2.13×10^–11 cm² s^–1 at 391.7 K to 9.9×10^–9 cm² s^–1 at 453.2 K. The scanning electron microscope data provide some evidence that the dehydration is not a topochemical reaction. From the experimental data it is concluded that the anhydrous product is in the state of premelting. This explains the anomalous diffusion energyE _D=37±1 kcal mol^–1 and preexponential factorD ₀=5×10⁹ cm² s^–1.

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Zusammenfassung Die Kinetik der Entwässerung von LiKC₄H₄O₆.H₂O in [001] — Richtung unter dynamischem Vakuum wurde mit einer Quarzkristall-Mikrowaage verfolgt. Die Abgabe von Wasser kann mit einer Diffusionsgleichung für ein halb-unendliches Medium beschrieben werden, die Diffusionskoeffizienten variieren von 2, 13 · 10^–11 cm²s^–1 bei 391,7 K bis 9,9 · 10^–9 cm² s^–1 bei 453,2 K. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, daß die Entwässerung nicht topochemisch abläuft. Nach dem experimentellen Ergebnis befindet sich das entwässerte Produkt in einem Vorschmelz-Stadium. Daraus erklären sich die anomalen Werte für die DiffusionsenergieE _D=(37±1) kcal mol–1 und den präexponentiellen FaktorD ₀=5 · 10⁹ cm² s^–1.

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6,7 · 10. LiKC₄H₄O₆.H₂O [001]. . 2,13·10^{–11 2 –1} 391,7 9,9·10^{–9 2 –1} 453,2 . , . , «», E =37±1 ·^{– 1} ₀=5·10⁹²·^–1.

     

The thermal decomposition of disodium propan-2-one-l,3-disulphonate

The thermal decomposition of disodium propan-2-one-1,3-disulphonate (NaO₃S.CH₂.CO.CH₂.SO₃Na) in atmospheres of both oxygen and nitrogen proceded by a complete molecular disruption with sodium sulphate or mixtures of sodium sulphate and sodium carbonate as the final residues. No organic compounds were detected in the volatile products.

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Zusammenfassung Die thermische Zersetzung des Dinatriumpropan-2-on-l,3-disulfonats (NaO₃S.CH₂.CO.CH₂.SO₃Na) vollzog sich sowohl in Sauerstof-fals in Stickstoff-Atmosphäre unter vollständiger Zerstörung des Moleküls mit Natriumsulfat oder Mischungen von Natriumsulfat und Natriumcarbonat als Restprodukt. Unter den flüchtigen Produkten wurden keine organischen Verbindungen nachgewiesen.

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Résumé La décomposition thermique du disulfite de sodium 1,3 one 2 propane (NaO₃S. CH₂.CO.CH₂.SO₃Na) s'effectue avec disruption moléculaire complète et obtention de résidus constitués de sulfate de sodium ou de mélanges de sulfate de sodium et de carbonate de sodium, tant en atmosphère d'oxygène que d'azote. Aucun composé organique n'est détecté dans les produits volatils.

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--2--1,3- (NaO₃S. CH₂. CO. CH₂. SO₃Na) . .

     

New method for determination of the equilibrium state in systems involving reactions of the type A(s)=B(s)+C(g)

A static method is described for measurement of the equilibrium values of temperature, pressure and composition of the solid phase, and determination of the number of degrees of freedom in heterogeneous systems containing a gaseous phase, including water vapour. With this method, it has been found that in the system formed in the thermal dehydration of CaC₂O₄·H₂O a solid solution of monohydrate and anhydride coexists in equilibrium with water vapour. The composition of the solid solution changes with the temperature and the pressure of water vapour. The dehydration enthalpy of the solid solution referred to 1 mol H₂O does not depend on its composition. It was found to be H _deh=(69+-3) kJ·mol^–1.

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Zusammenfassung Eine isotherme Methode zur Messung von Temperatur, Druck und Zusammensetzung der festen Phase im Gleichgewicht und zur Bestimmung der Anzahl der Freiheitsgrade in heterogen Systemen mit einer Gasphase (z.B. Wasserdampf) wird beschrieben. Mit dieser Methode wurde nachgewiesen, dass bei der thermischen Entwässerung von CaC₂O₄·H₂O eine feste Lösung von Monohydrat und Anhydrid im Gleichgewicht mit Wasserdampf existiert. Die Zusammensetzung dieser festen Lösung ändert sich mit der Temperatur und dem Wasserdampfdruck, ihre Dehydratationsenthalpie (pro 1 mol Wasser) hängt nicht von der Zusammensetzung ab und wurde zu H _deh=(69±3) kJ mol^–1 bestimmt.

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, , , , . , , ₂₄·₂ . . , 1 , H .=69±3 .^–1.

     

Study of the thermal decomposition processes of clathrate compounds

The decompositions of the clathrate compounds [M(NCS)₂(4-MePy)₄]·nG (whereM=Mn, Co, Ni or Cd;G=4-methylpyridine (4-MePy), benzene or xylenes) were studied on a Q-derivatograph under quasi-equilibrium conditions and with linear heating. These clathrates can be divided into two groups, in which the loss of guest is either (I) accompanied by destruction of the host complex, or (II) occurs before decomposition of the host complex. Kinetic parameters were obtained.

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Zusammenfassung Die Zersetzung von Clathrat-Verbindungen der Zusammensetzung [M(NCS)₂(4-MePy)₄]·nG (M=Mn, Co, Ni, Cd;G=4-Methylpyridin (4-MePy), Benzen, o-,m, p-Xylen) wurde mittels Q-Derivatograph unter Quasi-Gleichgewichtsbedingungen und bei linearer Aufheizung untersucht.Die studierten Clathrate lassen sich in zwei Gruppen einteilen, je nachdem ob die Abgabe des Gastmoleküls G entweder vor oder unter Gleichzeitiger Zerstörung des Wirtskomplexes erfolgt. Kinetische Parameter wurden ermittelt.

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Q- [M(NCS)₂(4-MePy)₂]·nG, M , , , G — 4- , . , . .

     

Investigation of dehydration process,II

The dehydration of hydrated calcium and strontium bromides and iodides was studied by thermogravimetry and differential thermal analysis. The melting in the crystallization water was distinguished from the dehydration in a self-generated atmosphere. The results of the TG and DTA curves made simultaneously were verified by measurements with a Du Pont DSC apparatus. This latter investigation was extended to the previously studied chlorides too. Correlations were found between the temperature of melting or of dehydration and the ionic radii of the respective cations and anions.

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Zusammenfassung Die Dehydratisierung von Calcium- und Strontium-Bromid- und Jodidhydraten wurde mit den Methoden der Thermogravimetrie und Differentialthermoanalyse verfolgt. Das Schmelzen im Kristallwasser wurde von der Dehydratisierung in der selbsterzeugten Atmosphäre getrennt. Die Ergebnisse der simultan erhaltenen TG- und DTA-Kurven wurden durch Messungen mit einem Du Pont DSC-Gerät bestätigt, wobei die bereits schon untersuchten Chloride mit einbezogen wurden. Korrelationen zwischen den Schmelzoder Dehydratisierungstemperaturen und den Ionenradien der entsprechenden Kationen und Anionen werden beschrieben.

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Résumé Etude de la déshydratation des bromures et iodures de calcium et de Strontium hydratés par thermogravimétrie et par analyse thermique différentielle. La fusion dans l'eau de cristallisation a été distinguée de la déshydratation en atmosphère auto-générée. Les résultats des courbes TG et ATD obtenues simultanément ont été vérifiés par des mesures effectuées à l'aide d'un analyseur calorimétrique différentiel (DSC) Du Pont. L'étude a également été étendue aux chlorures précédemment étudiés. On propose des corrélations entre les températures de fusion ou de déshydratation et les rayons ioniques des cations et anions respectifs.

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, . . . . .

     

Liquid-phase hydrogenation on new AlPO4?SiO2 supported rhodium catalysts

The liquid-phase catalytic hydrogenation of various organic compounds was carried out using new rhodium catalysts supported on AlPO₄–SiO₂ (2080 wt. %) system, in methanol as solvent, under low hydrogen pressure (0.55 MPa) and at 293 K. Neither alkene isomerization nor hydrogenolysis products were detected in any of the cases.

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AlPO₄–SiO₂ (2080 . %), , , (0,55 MPa) 293 . , .

     

Effect of nickel on the hydrogenating activity of MoS2

The activating effect of nickel on MoS₂ impregnated with an aqueous solution of Ni(CH₃COO)₂ and sulfided has been established to be proportional to the amount of active nickel incorporated as Ni²⁺ cations in the MoS₂ lattice. MoS₂ capacity for active nickel is limited and determined by the preparation method of the parent MoS₂.

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MoS₂ ( Ni(CH₃COO)₂, ) Ni²⁺, . MoS₂ «» .

     

Properties of template-free synthetic (B, Al) pentasil type zeolites

Template-free synthetic, boron-containing pentasil type zeolites exhibit structural and catalytic properties similar to those of SABO zeolites made in the presence of n-propylamine.

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, , , SABO, -.

     

X-ray studies of supported copper-aluminium catalysts

Structural peculiarities of the formation of copper-aluminium catalysts at copper concentrations <10 wt% and calcination temperatures of 573–1173 K have been studied.

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<10% . 573–1173°K.

     

Solvent effects in the photolysis of 1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthylhydroperoxide. Photocatalytic effect of Co(III) 2,4-pentanedionate

The effect of various solvents on the photoinitiated decomposition of 1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthylhydroperoxide (THP) with and without added Co(III) 2,4-pentanedionate has been studied. The conversion of THP, formation of major products and change in the oxidation state of the metal ion have been investigated in different solvents.

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1, 2, 3, 4--1- () Co(III) 2,4-. , .

     

The thermal behaviour of some clathrates based upon Dianin's Compound

Clathrates based upon Dianin's Compound (4-p-hydroxyphenyl-2,2,4-trimethylchroman) exhibit shape and size selectivity towards included guest molecules in a manner similar to that shown by some commercially important zeolites. Clathrates derived from Dianin's Compound and a wide range of guest solvents were heated to their melting points and beyond, and their behaviour observed.

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Zusammenfassung Auf Dianin's Verbindung (4-p-Hydroxyphenyl-2,2,4-trimethylchroman) basierende Klathrate weisen gegenüber eingeschlossenen Gastmolekülen eine ähnliche Form- und Grössenselektivität auf wie einige wichtige kommerzielle Zeolithe. Von Dianin's Verbindung und einer Reihe von Lösungsmitteln erhaltene Klathrate wurden bis zum Schmelzpunkt und darüber hinaus erhitzt und dabei ihr Verhalten beobachtet.

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—4-- -2,2,4- — , , . , , , .

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The assistance of Mr Carl Garland and Miss Marianne McCusker in the early stages and Miss Cathy Kennedy in the later stages of this work is acknowledged with thanks. Instruction in the use of the Thermal Analyser and interpretation of several of the calorimetric analyses were generously provided by Dr Geoff Irvine.     

Infrared study of the interaction of nitric oxide with CuY zeolites

Infrared studies of the interaction of NO with CuY–A zelites have been made over the temperature range from –100°C to 400°C. Several forms of NO adsorption have been found, in particular, a stable cis-dimer at low temperatures.

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- (–100+400°C) NO CuY–A . NO, ë - .

     

Thermal study of some sulphosuccinates

The thermal properties of some sulphosuccinates and their intermediates were studied by using combined dynamic thermal analysis and mass spectrometry. The temperature ranges were similar in the two methods, and a scheme of thermal decomposition of the compounds investigated was suggested. In the first temperature range of thermal decomposition of the sulphosuccinate a-rupture of the molecular ion occurs. In the second temperature range, the fragmentation proceeds in two directions: either-rupture of the ethoxylated nonylphenol, or-rupture of the acid residue of the sulphosuccinates.

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Zusammenfassung Mittels einer Kombination von dynamischer Thermoanalyse und Massenspektroskopie wurden die thermischen Eigenschaften einiger Sulfosukzinate und deren Zwischenprodukte untersucht. Im ersten Temperaturbereich der thermischen Zersetzung des Sulfosukzinates findet eine-Spaltung des Molekülions statt. Im zweiten Temperaturbereich tritt auch ein alternativer Fragmentierungsweg auf: eine-Spaltung des Säurerestes des Sulfosukzinates.

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- . . - -. : - - .

     

Correlation between apparent activation energy and selectivity in the oxidation of benzene over vanadia-molybdena catalysts

The existence of a linear correlation between the apparent activation energy of catalytic benzene oxidation and selectivity with respect to maleic anhydride was found in a series of unsupported vanadia-molybdena catalysts. A plausible explanation for such a correlation is given.

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- . .

     

On the mechanism of arylation of ethylene by palladium(II)

The phenylation of ethylene with benzene under the effect of palladium acetate at [C₂H₄] [Pd(OAc)₂] has been found to give styrene and trans-stilbene via parallel rather than consecutive reactions. The data obtained indicate that styrene and stilbene are formed through the same intermediate. The reaction mechanism is discussed.

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, [C₂H₄][Pd(OAc)₂] - . , . .

     

Sticking probability for oxygen adsorption and readsorption on thin iron films

Sticking probability for oxygen adsorption on thin iron films and readsorption on surface sites liberated due to incorporation of the adsorbate adatoms below the surface during thermal treatment has been studied by means of the Wagener flow method. Sticking probability for oxygen adsorption on oxidized thin iron films has also been measured for comparison.

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, . .

     

Conversion of toluene on NiNaY and CeNaY zeolites

Ce–Y and Ni–Y zeolites were studied in the toluen conversion reaction before and after poisoning the acid centers by Na⁺ ions. It has been found that both Ce–Y and Ni–Y zeolites were active in the disproportionation of toluene at elevated pressures, which occur on strong Brönsted acid centers. The poisoning of the acid centers in Ni–Y zeolite led to the appearance of the activity of metallic Ni and complete change in the selectivity.

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Ce- Ni- Na⁺. , , . Ni- .

     

Transverse photothermal deflection spectroscopy (PDS) applied to thermal diffusiyity measurements

Transverse photothermal deflection spectroscopy(PDS) is applied for the determination of thermal diffusivities of solid surfaces. The theory of PDS is briefly recalled and some approximated analytical formulae concerning the transverse configuration are derived. In materials where the thermal diffusivity is smaller than that of the air, the dependence of the deflection angle on the displacement between pump and probe beams is shown to have a minimum that relates to the thermal diffusivity, thereby allowing its straightforward measurement. Measurements carried out on Al₂O₃ samples with different porosities at room temperature show a good agreement between experiment and theory.

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Zusammenfassung Die transverse photothermische Reflektionsspektroskopie (PDS) wird zur Bestimmung der thermischen Diffusivität von festen Oberflächen herangezogen. Die Theorie der PDS wird kurz dargelegt und einige sich auf die transverse Konfiguration beziehenden analytischen Näherungsgleichungen abgeleitet. Es wird gezeigt, daß bei Materialien mit kleinerer thermischer Diffusivität als Luft die Abhängigkeit des Deflektionswinkels von der Ablenkung zwischen Pumpen- und Probenstrahl ein Minimum aufweist, das mit der thermischen Diffusivität im Zusammenhang steht und somit deren zuverlässige Messung ermöglicht. An Al₂O₃-Proben unterschiedlicher Porosität bei Raumtemperatur ausgeführte Messungen zeigen gute Übereinstimmung von Experiment und Theorie.

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. , . , , , , . , , .

     

Kinetic parameters

The wide variations of calculated activation energies for solid decomposition suggests that there is no discrete activated state. Further, the statistical distribution on which the calculations are based is not a realistic concept. The lowest energy possible — and most frequently occurring — is the energy of the bulk crystal. Within the crystalline solid, vibrational interactions transfer energy so rapidly that a substantial difference from the average energy is not achievable within the crystal. The lack of a statistical distribution rules out the use of the Arrhenius equation unless it is independently verified for the particular system.

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Zusammenfassung Die umfangsreichen Variationen der für die Festkörperzersetzung berechneten Aktivierungsenergien gestatten die Annahme, daß es keinen diskreten aktivierten Zustand gibt. Ferner stellt die den Berechnungen zu Grunde liegende statistische Verteilung kein reelles Konzept dar. Die niedrigstmögliche — und sehr häufig vorkommende — Energie ist die des Gesamtkristalls. Im kristallinen Festkörper übertragen die Vibrationswechselwirkungen die Energie so schnell, dass eine bedeutende Abweichung von der Durchschnittsenergie im Kristall nicht möglich ist. Da eine statistische Verteilung nicht vorhanden ist, kann die Arrhenius-Gleichung nicht angewandt werden, nur wenn sie für das spezielle System unabhängig bestätigt worden ist.

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Résumé Les variations notables des énergies d'activation calculées pour la décomposition des corps solides laissent supposer qu'il n'y a pas d'état activé discret. En outre, la distribution statistique qui sert de base pour le calcul ne représente pas un concept réel. L'énergie la plus faible possible — rencontrée très fréquemment — est l'énergie du cristal entier. Dans le corps solide cristallin, les interactions des vibrations transmettent l'énergie d'une façon si rapide qu'à l'intérieur du cristal une déviation substantielle de l'énergie moyenne n'est pas possible. A moins que sa validité ne soit prouvée indépendamment pour le système particulier, l'équation d'Arrhenius ne peut pas être employée en l'absence d'une distribution statistique.

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, . , , , . , , . , . , .

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Du-Pont-ICTA Award address presented at the Fifth International Conference on Thermal Analysis Kyoto, Japan, 1 August 1977.

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The author is grateful to the United States National Science Foundation for its support of a number of related studies, to the Alexander von Humboldt Foundation for supporting specific studies on brucite as well as a valuable opportunity for contemplation, and to the DuPont Instrument Division for funding the award which provided this forum for discussion.