Theory of differential thermal analysis taking into account heat exchange between the specimen and reference cells

A basic formula of differential thermal analysis is evolved for the case when the heat transfer coefficient between the specimen cell and the reference cell is not zero. The more general formula obtained differs from the classical formula by including the parameters of the reference cell and the heat transfer coefficient between the cells. It indicates that utilization of the classical formula is not correct if heat exchange occurs between the cells. To utilize the generalized formula, additional measurements of the temperature changes of the reference material are required. However, if the time constants of the two cells are identical, the formula can be changed to assume the form of the classical formula for DTA if a correction factor is introduced which takes into account the effect of heat exchange between the cells.

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Zusammenfassung Für den Fall, dass der Übertragungskoeffizient zwischen der Proben- und der Referenzzelle nicht Zero ist, wurde eine Grundformel der Differentialthermoanalyse entwickelt. Die entstandene Formel, die vielmehr allgemein ist, weicht von der klassischen dadurch ab, dass sie auch die Parameter der Referenzzelle, und den Wärmeübertragungskoeffizient zwischen den Zellen enthält. Sie deutet darauf hin, dass die Anwendung der klassischen Formel in dem Fall nicht einwandfrei ist, wenn ein Wärmeaustausch zwischen den Zellen zustande kommt. Zur Anwendung der verallgemeinerten Formel sind weitere Messungen des Temperaturaustausches vom Referenzmaterial erforderlich. Sind aber die Zeitkonstanten der zwei Zellen identisch, kann die Formel so geändert werden, dass sie die Gestalt der klassischen DTA-Formel annimt, wenn ein, mit der Wirkung des Wärmeaustausches zwischen den Zellen rechnender Korrektionsfaktor eingeführt wird.

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, . , , . . , , , , .

     

Thermische Zersetzung des Lithiumhexacyanoferrats(III)

Zusammenfassung Die thermische Zersetzung von Lithiumhexacyanoferrat (III) in Luft führt in drei Temperaturbereichen, d.h. zwischen 250 und 400°, 500 und 650° und 925 und 1000° zur Bildung ferromagnetischer Produkte. Durch Röntgendiffraktionsuntersuchung und magnetische Messungen wurde bewiesen, daß im ersten Temperaturbereich-Fe₂O₃ die für die ferromagnetischen Eigenschaften der Zersetzungsprodukte verantwortliche Phase ist, während in den anderen Bereichen diese Eigenschaften durch Lithiumferrit der Formel Li_0.5Fe_2.5O₄ verursacht werden.

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The thermal decomposition of lithium hexacyanoferrate (III) in air leads to the formation of ferromagnetic products in three temperature ranges, namely 250–400°, 500–650° and 925–1000°. By X-ray diffraction studies and magnetic measurements it has been proved that in the first temperature region-Fe₂O₃ is the phase responsible for the ferromagnetic properties of the decomposition products, whereas in the other regions these properties are due to the presence of the lithium ferrite Li_0.5Fe_2.5O₄.

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Résumé La décomposition thermique du ferricyanure de lithium dans l'air conduit à des produits ferromagnétiques dans trois intervalles de température: 250–400°, 500–650° et 925–1000°. Par diffraction des rayons X et mesures magnétiques, on montre que lors de la première étape de décomposition c'est l'oxyde-Fe₂O₃ qui est responsable des propriétés ferromagnétiques des produits de décomposition, tandis que pour les deux autres étapes, le ferromagnétisme est dû à la présence de ferrite de lithium de formule Li_0.5Fe_2.5O₄.

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-()- : 250–400°, 500–650° 925–1000°. - , , , , -Fe₂O₃. Li_0.5Fe_2.5O₄.

     

On the interpretation of differences in mechanisms, kinetics and dynamics of oxidation reactions on metal and oxide catalysts

Langmuir-Hinshelwood type mechanisms with competitive adsorption are suggested to be more typical for metal catalysts, since, unlike on oxide systems, oxidizable substance and molecular oxygen can be adsorbed on the same (reduced) active sites. Therefore, multiple steady states and critical phenomena are more characteristic for catalysis on metals.

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, - , , () . .

     

Thermal decomposition kinetics of sodium metaperiodate

Aged and fresh samples of sodium metaperiodate are subjected to thermal decomposition studies in air by TG, DTG and DTA techniques. The kinetic parameters for their decomposition have been evaluated by weighted least squares method using equations of Coats-Redfern, Horowitz-Metzger and Freeman-Carroll. The results indicate that, within the limits of experimental error, ageing did not change the E^* values considerably.

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, . , -, - -. , , , E^*.

     

Effect of solvent on photochemically induced olefin metathesis by tungstenhexacarbonyl

Effect of solvents on photochemically induced metathesis of pentene-2 by W(CO)₆ has been investigated. Structure of the catalyst and a reaction mechanism are proposed.

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-2 W(CO)₆. .

     

Catalytic activity of honeycomb catalysts, I. The benzene-cyclohexane (de)hydrogenation reaction

Monolithic supported platinum catalysts were investigated with respect to their hydrogenation and dehydrogenation activity towards benzene and cyclohexane, respectively, between 250° and 350°C. Conversion of benzene to cyclohexane is optimal for the volume ratio H₂/Bz=5 at lower temperatures. In the cyclohexane dehydrogenation reaction, high temperatures, associated with lower N₂/Cy ratios, are beneficial. No byproducts were observed in the two reactions.

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, , 250 °C 350 °C. H₂/=5. N₂/ . .

     

Oxidizing properties of alumina towards alcohols. Possible reaction scheme

By chemical trapping, an acyl species has been evidenced in the oxidation of alcohols to carboxylate on an alumina surface. A possible reacton scheme is discussed.

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. .

     

Ab initio investigation of the electron structure in bis-Cu+ acetylene and vinylidene complexes

[Cu(-C₂H₂)₂]⁺, [Cu(-CCH₂)₂]⁺ and [Cu(-C₂H₂) (-CCH₂]⁺ complexes have been studied by the ab initio double-zeta basis set method. It has been established that all calculated compounds are stable to decomposition into two C₂H₂ molecules and Cu⁺ cation and into one C₂H₂ molecules and the respective monocomplex. Calculation results suggest the possibility of intramolecular acetylene-vinylidene rearrangement in the coordination sphere of Cu⁺.

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ab initio : [Cu(-C₂H₂)₂]⁺, [Cu(-CCH₂)₂]⁺, [Cu(-C₂H₂) (-CCH₂)]⁺. C₂H₂ Cu⁺ C₂H₂ . - Cu⁺.

     

Influence of mechanical activation on decomposition of a chalcopyrite-pyrite mixture in an oxidizing atmosphere

The influence of the addition of pyrite and mechanical activation on an oxidative decomposition of chalcopyrite was studied. The course of the thermoanalytical curves and X-ray identification of the products showed that addition of pyrite affects mainly the endothermic processes taking place in region of low temperatures but does not significantly influence the temperature of CuSO₄ formation and its content in the products of decomposition. Changes in fine and superfine structure of chalcopyrite brought about by mechanical activation at grinding cause the complex of exothermic oxidative reactions to proceed at temperatures as much as 180 deg lower than for a non activated sample. The endothermic effect of these oxidation reactions become more marked and the proportion of CuSO₄ in the products of the oxidative decomposition increases significantly.

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Zusammenfassung Am oxidativen Zerfall von Chalkopyrit wurde der Einfluss der Zugabe von Pyrit sowie der mechanischen Aktivierung untersucht. Der Verlauf der thermoanalytischen Kurven und Röntgendiffraktionsanalyse der Produkte zeigten, dass die Zugabe von Pyrit hauptsächlich die sich bei niedrigeren Temperaturen abspielenden endothermen Prozesse beeinflusst, nicht aber die Bildungstemperatur von CuSO₄ sowie dessen Gehalt in den Zersetzungsprodukten. Durch mechanisches Aktivieren mittels Feinmahlen hervorgerufene Veränderungen in der Fein- und Superfeinstruktur lassen die Gesamtheit der exothermen oxidativen Reaktionen bei Temperaturen ablaufen, die etwa 180 Grad unterhalb derer für unaktivierte Proben liegen. Die endotherme Färbung dieser Oxidation wird eindeutiger und der Anteil von CuSO₄ in den Produkten des oxidativen Zerfalles nimmt eindeutig zu.

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. , . , , - , 180° , . - .

     

Kinetics of CO hydrogenation on group VIII metals

Kinetics of CO hydrogenation on supported Group VIII metals has been studied. Kinetic equations for CO methanation and Fischer-Tropsch synthesis suggested previously are consistent with the experimental data obtained.

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CO VIII . CO -, , .

     

Zersetzungsmechanismus von Mg(OH)2 und Mg(OD)2

Zusammenfassung Man untersucht, unter welchen Bedingungen das Proton einer ionischen OH^–-Gruppe die Elektronenwolke des O^2–Ions verlassen kann, um mit einer benachbarten OH^–-Gruppe ein H₂O-Molekül zu bilden. Voraussetzung zum Tunneln ist in der benachbarten OH^–-Gruppe ein freies Akzeptorniveau auf gleicher Höhe. Wenn die beiden betrachteten OH^–-Gruppen kristallographisch äquivalent sind, ist die letztgenannte Bedingung nicht erfüllt, da das Akzeptorniveau höher liegt als das Donatorniveau. Durch Koplung mit den gegenphasigen OH-Knickschwingungen wird eine Verbreiterung der Niveaus und schließlich — ab einer kritischen Amplitude — eine Überlappung herbeigeführt, die das Tunneln ermöglicht. Die Protonenumlagerung beginnt an der Oberfläche, weil an einer freien Oberfläche die Amplituden der wirksamen OH-Knickschwingungen bei gleicher Temperatur größer sind als im Innern des Kristalls.

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The conditions have been studied under which the proton of an ionic OH^– group can leave the electron cloud of the O^2– ion to form a H₂O molecule with a neighbouring OH^– group. The condition of tunnelling is the presence of a free acceptor level of similar height in the neighbouring OH^– group. If the two OH^– groups are equivalent crystallographically, this condition is not fulfilled since the acceptor level lies higher than the donor level. Coupling with the opposite-phase OH bending vibrations leads to a broadening of the levels and finally to an overlap, which renders the tunnelling possible. The proton transfer starts at the surface as at any given temperature the amplitude of the effective OH bending vibrations is larger at the surface than inside the crystal.

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Résumé On recherche les conditions dans lesquelles le proton d'un groupe ionique OH^–peut quitter le nuage électronique de l'ion O^2– pour former une molécule d'eau avec un groupe OH^– voisin. La condition de l'effet tunnel est que le groupe OH^– voisin possède un même niveau libre accepteur. Cette condition n'est pas réalisée dans le cas de deux groupes OH^–voisins cristallographiquement équivalents puisque le niveau accepteur est plus haut que le niveau donneur. Le couplage des vibrations de déformation en opposition de phase des OH provoque un élargissement des niveaux et finalement — à partir d'une amplitude critique — un recouvrement qui permet l'effet tunnel. La transposition protonique commence en surface puisque pour une surface libre les amplitudes des vibrations de déformation actives des OH sont plus grandes qu'à l'intérieur du cristal.

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, , -, ²- [₂] -. -. , , , . -, , , . , , .

     

Coke deposition on naphtha reforming catalysts: I. Influence of the hydrocarbon feed

During hydrocarbons reactions over Pt/Al₂O₃ the catalyst is covered by coke. It is accepted that coke formation occurs on metal and acid sites. During normal heptane and methylcyclopentane reforming it was found that the nature and the rate of coke deposited on the catalyst surface was not same, depending on the structure of the hydrocarbon feed.

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Pt/Al₂O₃ . , . , - .

     

Investigation of surface phenomena on solid catalysts by simultaneous thermogravimetry and DTA

Thermogravimetry and simultaneous DTA were used to investigate the phenomena of adsorption, desorption and surface reactions on solid catalysts. The measurements were carried out with NaX and X-type ion-exchanged zeolites and silica-alumina gels (Ketjen) treated with sodium hydroxide in the presence of carbon dioxide. On the basis of the quantitative results it is possible to give an interpretation of the surface phenomena and to establish the existence of various active centres on the surfaces of the catalysts. In the case of the adsorption of carbon dioxide on X-type zeolites, the quantity of carbon dioxide adsorbed is much smaller on ion-exchanged zeolites than on NaX.

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Zusammenfassung Thermogravimetrie und simultane DTA wurden zur Untersuchung der Adsorptions-, Desorptions-Erscheinungen und Oberflächenreaktionen an festen Katalysatoren eingesetzt. Die Messungen wurden and NaX und Zeolithen des Typs X sowie an Silika-Aluminiumoxidgelen Ketjen durchgeführt, welche mit Natriumhydroxid in Gegenwart von Kohlendioxid behandelt worden waren. Aufgrund der quantitativen Ergebnisse ist es möglich eine Deutung der Oberfiächenerscheinungen zu geben und die Existenz verschiedener aktiver Zentren an der Katalysatorenoberfläche nachzuweisen. Im Falle der Adsorption von Kohlendioxid an Zeolithen des Typs X ist die Menge des adsorbierten Kohlendioxids am Ionenaustauscher viel niedriger als am NaX.

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Résumé Application de la TG et de l'ATD simultanées à l'étude des phénomènes d'adsorption, de désorption et de réactions de surface sur des catalyseurs solides. Les mesures ont été effectuées avec des zéolites échangeuses d'ions de type NaX et X ainsi qu'avec des gels Ketjen silice-alumine traités par NaOH en présence de CO₂. Les résultats quantitatifs permettent de donner une interprétation des phénomènes de surface et d'établir l'existence de divers centres actifs à la surface des catalyseurs. Dans le cas de l'adsorption de CO₂ sur les zéolites de type X, la quantité de CO₂ adsorbé est beaucoup plus faible que sur les zéolites de type NaX.

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DTA , . - NaX X - « », . . X, - , NaX.

     

Thermal conductivities of polytetrafluoroethylene and polychlorotrifluoroethylene between 4.2 and 20 K

The thermal conductivities of bulk technical samples of polytetrafluoroethylene and polychlorotrifluoroethylene were measured in the temperature range 4.2–20 K by application of the steady-state method. An interpretation of the thermal conductivity data in terms of the available theoretical and empirical models is presented.

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Zusammenfassung Die thermischen Leitfähigkeiten technischer Einzelproben von Polytetrafluoräthylen und Polychlortrifluoräthylen wurden im Temperaturbereich von 4.2 bis 20 K durch Einsatz der Festkörper-Methode gemessen. Eine Deutung der thermischen Leitfähigkeitsangaben wird anhand der zur Verfügung stehenden theoretischen und empirischen Modelle gegeben.

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4.2–20 . .

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This work was done in the International Laboratory of High Magnetic Fields and Low Temperatures, Wrocaw, Poland.     

The problem of identifying an adequate kinetic equation for a chemical transformation in thermal analysis

Additional criteria are suggested for the selection of an adequate functiong() describing the mechanism of a chemical transformation using the Satava method.

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Zusammenfassung Zusätzliche Kriterien werden zur Auswahl der geeigneten Funktion g() zur Beschreibung des Mechanismus der chemischen Umwandlung mit der Satava-Methode vorgeschlagen.

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g() .

     

Mathematical model for multi-component petrochemical processes

Some principles of constructing a mathematical model and the results of studying catalytic reforming are discussed.

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.

     

Platinum-palladium catalysts for hydrogen fuel cell electrodes

Five series of Pt–Pd/C catalysts were prepared with different total metal loading and different atomic composition in Pt and Pd. The activity in electrooxidation of hydrogen were measured for all these catalysts. Electrooxidation of hydrogen is a structure insensitive reaction on platinum and a structure sensitive reaction on palladium. For bimetallic catalysts, curves of activity as a function of the composition of the catalyst can exhibit a maximum. Yet, metal loading can alter the atomic composition at which activities are maxima.

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Pt–Pd/C Pt Pd. . - - . . , .

     

Interaction of nitric oxide with NiCr2O4

Interaction of NO with NiCr₂O₄ has been studied at 473–1173 K. It has been established that on nickel-chromium spinels NO decomposition practically does not take place. Nitric oxide can interact only with prereduced samples to reoxidize them.

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473–1173 NO NiCr₂O₄. , NO . (II) ; .

     

Combinations of alkyl radicals with alkyl and substituted allyl radicals

In contrast with expectations based upon simple collision theory, reactions of alkyl radicals with substituted allyl radicals yield cross-combination ratios of =2. Reactions of CH ₃ ^\ with some C₅ radicals give >2, in accordance with theory.

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, =2. CH₃ ^\ C₅ >2, .