The thermal properties of polysiloxanes poly(dimethyl siloxane) and poly(diethyl siloxane)

New measurements and literature data on polysiloxanes covering heat capacities, transition parameters, enthalpies, entropies and Gibbs energies are presented and critically reviewed. TheATHAS computation method is used to bring heat capacities into agreement with an approximate frequency spectrum. The various crystal and mesophases are discussed. TheATHAS (1990) recommended data are as follows: For poly(dimethyl siloxane) the glass transition is at 146 K with an increase in heat capacity of 29.24 J/(K mol). The completely crystalline sample melts at about 219 K with a heat of fusion of 2.75 kJ/mol. For poly(diethyl siloxane) the glass transition is at 135 K with an increase in heat capacity of 34.48 J/(K mol). The completely crystalline sample changes to a condis crystal at 206.7 K with a heat of disordering of 2.72 kJ/mol. The transition to a poorly characterized viscous crystal with thermodynamic properties close to the melt occurs at 282.7 K with an enthalpy of transition of 1.84 kJ/mol. Final fusion occurs at 308.5 K and a small endotherm of about 231 J/mol. Tables of heat capacities, enthalpies, entropies and Gibbs energies are given from 0 K to 550 K.

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Zusammenfassung Neue Messungen und Literaturangaben von Polysiloxanen über Wärmekapazität, Umwandlungsparameter, Enthalpien, Entropien und Gibbssche Energien werden vorgestellt und kritisch betrachtet. Das Rechenverfahren ATHAS wurde benutzt, um die Wärmekapazitäten mit einem annähernden Frequenzspektrum in Einklang zu bringen. Es wurden die verschiedenen Kristall- und Mesophasen diskutiert. Die von ATHAS (1990) empfohlenen Werte sind wie folgt: Für Poly(dimethylsiloxan) beträgt der Glasumwandlungspunkt 146 K bei Zunahme der Wärmekapazität um 29.24 J/(K.mol). Die vollständing kristalline Probe schmilzt bei etwa 219 K mit einer Schmelzwärme von 2.75 kJ/mol. Für Poly(diethylsiloxan) beträgt der Glasumwandlungspunkt 135 K bei Zunahme der Wärmekapazität um 34.48 J/(K.mol). Die vollständig kristalline Probe wandelt sich bei 206.7 K um, die Fehlordnungswärme beträgt 2.72 kJ/mol. Die Umwandlung in einen wenig verstandenen viskosen Kristall, dessen thermodynamische Eigenschaften denen der Schmelze gleichen, erfolgt bei 282.7 K mit einer Umwandlungsenthalpie von 1.84 kJ/mol. Letztendlich verläuft das Schmelzen bei 308.5 K mit einem kleinen endothermen Effekt von etwa 231 J/mol. Wärmekapazitäten, Enthalpien, Entropien und Gibbssche Energien sind für den Bereich 0 K–550 K tabellarisch angegeben.

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, , , , . ATHAS , - . . ATHAS (1990) : 146 29,24 / ·. 219 2,75 /. 135 34,48 /·. 206,7 2,72 /. « » 282,7 1,84 /. 308,5 231 /. , , 0–550 .

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This work was supported by the National Science Foundation, Polymers Program, Grant #DMR 83-17097 and early work of J.P.W. was supported by the Am. Chem. Soc. Petroleum Research Found, Grant 12431-AC7. In addition at Oak Ridge National Laboratory the work was sponsored by the Division of Materials Sciences, Office of Basic Energy Sciences, U.S. Department of Energy under contract DE-AC05-84OR21400 with Martin Marietta Energy Systems Inc.     

Cyclophane bis(sulfoxides) a thermal analysis study

A thermogravimetry study of a series of cyclophane bis(sulfoxides) (1–6) has shown that thermal decomposition of these compounds occurs in two stages with a stepwise loss of the sulfoxide groups at well defined decomposition temperatures. The stepwise thermal cleavage has been rationalized in terms of the stereochemistry of the sulfoxide groups and the strain associated with the resultant elimination products.

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Zusammenfassung Eine thermogravimetrische Studie einer Reihe von Cyclophan-bis(sulphoxiden) (1–6) zeigte, dass die thermische Zersetzung dieser Verbindungen in zwei Stufen unter stufenweisem Verlust der Sulphoxidgruppen bei gut definierten Zersetzungstemperaturen vor sich geht. Die stufenweise thermische Spaltung wurde aufgrund der Stereochemie der Sulphoxidgruppen und der mit den resultierenden Eliminationsprodukten verbundenen Belastung erörtert.

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Résumé Une étude thermogravimétrique d'une série de bis (sulfoxydes) de cyclophane (1–6) a montré que la décomposition thermique de ces composés se déroule en deux étapes avec pertes graduelles des groupes sulfoxydes à des températures de décomposition bien définies. Le clivage thermique graduel est expliqué par la stéréochimie des groupes sulfoxydes et la contrainte associée aux produits éliminés.

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- , , , . , .

     

Interaction between metal and support: Effects of support acidity on adspecies of co over Ru

Supported Ru/X catalysts (X: SiO₂, Al₂O₃, SiO₂·Al₂O₃, HY) have been investigated by IR and TPR (temperature programmed reduction). Due to interaction between Ru and Lewis or Brönsted sites of the support, the Ru sites become electron-deficient. Stronger acidity of the support makes the Ru sites more electron-deficient, and as a result, adspecies of Ru⁺ (CO)₄ or Ru⁺(CO)₂ can occur more easily.

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Ru/X (X:SiO₂, Al₂O₃, SiO₂·Al₂O₃, HY) - . Ru . , Ru⁺(CO)₄ Ru⁺(CO)₂.

     

Kinetics of Fe3+ and Cu2+ sorption by fibrous polyampholite

The kinetics of Fe³⁺ and Cu²⁺ sorption from sulfate salt solutions by fibrous polyampholite have been studied.

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Fe³⁺ Cu²⁺ , .

     

Textural changes in alumina coked by toluene cracking in fluidized bed

The texture of an alumina coked at 873–923 K has been studied by specific area measurements and determination of pore size distributions. Two opposite textural changes have been observed: a strong plugging of the microporosity (r=18–30 Å) and an increase of the porous volume and surface area of the larger porosity (r=30–1000 Å).

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, 873–923 , . : (r=18–30 Å) (r=30–100 Å).

     

Digital temperature programmer with two temperature sensors

A new temperature programmer has been developed to provide accurate and sharp temperature programs for different ovens and furnaces, including those of thermoanalytical instruments. Control is based on two temperature sensors (thermocouples or resistance thermometers); sensor A is situated in the working space of the furnace (in the vicinity of the sample), while sensor B is near the heating wire.The principle of operation and the effects of controls are discussed, and several examples are presented to demonstrate the use of the programmer with different heater assemblies.

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Zusammenfassung Ein neues Temperaturprogrammiergerät wurde zur Herstellung genauer und scharfer Temperaturprogramme für verschiedene Öfen, thermoanalytische Geräte mit inbegriffen — erarbeitet. Die Steuerung beruht auf zwei Temperatursensoren (Thermoelemente oder Widerstandsthermometer); der SensorA befindet sich im Arbeitsraum des Ofens (in der Nähe der Probe), der SensorB ist in der Nähe der Heizwicklung.Das Arbeitsprinzip und der Effekt der Steuerungen wird erörtert und mehrere Beispiele angeführt, um die Anwendung des Programmiergeräts mit verschiedenen Heizvorrichtungen zu zeigen.

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Résumé On a mis au point un nouveau programmeur de température afin d'obtenir des programmes de température exacts et nets avec divers fours, y compris ceux des instruments d'analyse thermique. Le contrôle repose sur deux senseurs de température (thermocouples ou thermomètres à résistance); le senseurA se trouve dans l'espace de travail du four (à proximité de l'échantillon), le senseurB se trouve près du fil de chauffage.Le principe de l'opération et l'effet du contrôle sont discutés; plusieurs exemples montrent l'application du programmeur avec différents dispositifs de chauffage.

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, , . , A ( ), B- . . , .

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Digital Temperature Programmer LP 839 has been developed at Budapest Technical University. It is manufactured by CHINOIN, and exported by METRIMPEX and AKADIMPORT Budapest, Hungary.     

Analysis of thermal processes: The exponential integral

Thermal processes can often be characterized by peak reaction temperatures, pre-exponentials, and activation energies, as well as by other parameters. Values of the exponential integralEi(–x), or of a related integralI(x), where the numeric argumentx is a function of activation energy and temperature, are essential to the analyses of many of these processes. It is shown that the use of only the first term of the concomitant asymptotic series to approximate these integrals can result in less reliability than the uncertainty in thermal reaction data. Hence, values ofI(x) which are accurate to 4 significant digits over the range ofx from 15 to 50 are presented.

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Zusammenfassung Thermische Vorgänge können oft durch Spitzenreaktionstemperaturen, präexponentiellen Faktoren, Aktivierungsenergien oder andere Parameter gekennzeichnet werden. Werte des exponentiellen IntegralsEi(–x) oder eines entsprechenden IntegralsI(x), wobeix die Funktion von Aktivierungsenergie und Temperatur ist, sind wichtig zur Analyse vieler dieser Prozesse. Es wurde gezeigt, daß die Benutzung nur des ersten Gliedes der sich nähernden asymptotischen Serie zur Approximation dieser Integrale in geringerer Verläßlichkeit resultiert als die Unsicherheit der thermischen Daten. Werte vonI(x), die genau auf 4 signifikante Zahlenwerte über den Wert vonx von 15 bis 50 zutrafen, wurden vorgelegt.

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, , . Ei(–x), I(x), , . I() 4-4- x 15 50.

     

Kinetics of evolution of individual gases in the course of shale thermal decomposition

The results are presented of an experimental investigation of the kinetics of evolution of C _n H _m , CH₄, CO and H₂ in the course of shale thermal decomposition. The experiments were carried out with a complex experimental set-up consisting of a derivatograph, a chromatograph and a spectrophotometer, with shale samples of different fractions from different seams of basic commercial deposits. In spite of the differences in the sites of taking the samples and in their characteristics, the reaction rate curves for each gas are close to one another.

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Zusammenfassung Ergebnisse einer experimentellen Untersuchung der Kinetik der Freisetzung von C _n H _m , CH₄, CO und H₂ im Verlaufe der thermischen Zersetzung von Schiefern werden mitgeteilt. Die Versuche wurden mit einer komplexen, aus einem Derivatograph, einem Chromatograph und einem Spektrophotometer bestehenden Ausrüstung vorgenommen. Untersucht wurden Schiefer von verschiedenen, kommerziell abgebauten Lagerstätten. Obwohl sich die Schieferproben hinsichtlich der Lage und der Charakteristik des Vorkommens unterscheiden, verlaufen doch die Reaktionsgeschwindigkeitskurven für jedes Gas nahezu gleich.

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_{n m} , ₄, , H₂ . , , , . , .

     

Thermal decomposition of 5-Nitro-2-Furaldehyde Semicarbazone

Nitrofurazone, 5-nitro-2-furaldehydesemicarbazone, pharmaceutical compound, has been synthesized and its thermal behaviour studied by DTA, DSC and TG. The resulting thermoanalytical curves, showing that the maximum change in mass occurred at 516.5 K, with a 67% weight loss, are in good correlation with the enthalpy of the decomposition reaction, 326.93 kJ mol^–1. On the basis of the results, it is possible to establish the mechanism of the thermal decomposition and to acquire information on the stability of the analyzed organic compound, 5-nitro-2-furaldehydesemicarbazone.

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Zusammenfassung Das Arzneimittel Nitrofurazon (5-Nitro-2-furaldehyd-Semicarbazon) wurde synthetisiert und dessen thermisches Verhalten mittels DTA, DSC und TG untersucht. Die erhaltenen thermoanalytischen Kurven, die einen Gewichtsverlust von 67 Gew.-% mit maximaler Geschwindigkeit der Gewichtsabnahme bei 516,5 K zeigen, sind in guter Übereinstimmung mit der Enthalpie der Zersetzungsreaktion von 326,93 kJ·mol^–1. Aus den Versuchsergebnissen können der Mechanismus der thermischen Zersetzung abgeleitet und Informationen über die Stabilität von 5-Nitro-2-furaldehyd-Semicarbazon erhalten werden.

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, — 5-. , (67%) 516,5 , , 326,93 ·^–1. .

     

Dehydroxylation and catalytic activity of dealuminated Y zeolites

Dehydroxylation and catalytic conversion of m-xylene over dealuminated zeolites were studied.

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- .

     

An application of thermogravimetry to quantitative studies of feldspar alteration in soils

Thermogravimetry is a fast, accurate and highly sensitive method for the quantitative determination of halloysite, kaolinite and gibbsite in 10 mg altered feldspar grains from lateritic saprolite materials. A wide range in composition occurs between grains, and is evidence of the existence of various geochemical microenvironments within lateritic saprolite. Variations in dehydroxylation temperature of gibbsite and halloysite/kaolinite between the altered feldspar grains are an analytical artefact. The dehydroxylation temperature of gibbsite and halloysite/kaolinite increased from 242 °C to 302 °C and 454 °C to 491 °C respectively with the increase in the concentration of these minerals in the altered feldspar grains.

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Zusammenfassung Die Thermogravimetrie ist eine schnelle, genaue und hochempfindliche Methode zur quantitativen Bestimmung von Halloysit, Kaolinit und Gibbsit in Feldspatkörnern von lateritischen Saproplit-Materialien. Die Zusammensetzung der Körner schwankt in weiten Grenzen, was auf die Existenz von verschiedenen geochemischen Mikroumgebungen innerhalb des lateritischen Saprolits hinweist. Unterschiede in der Dehydroxylierungstemperatur von Gibbsit und Halloysit/Kaolinit haben sich als Artifakte herausgestellt. Die Dehydroxylierungstemperatur von Gibbsit bzw. Halloysit/Kaolinit stieg mit zunehmender Konzentration dieser Minerale in den Feldspatkörnern von 242 auf 302 °C bzw. von 454 auf 491 °C.

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, , 10 - . . /, , . / , , 242 302° 454° 491° .

     

Kinetics and mechanism of oxidation of D-altrose by aqua-cerium(IV) in perchloric acid medium

Kinetics of the oxidation of D-altrose by Ce(IV) perchlorate has been studied in perchloric acid medium. At equivalent concentrations the overall order of the reaction is two, being unity in each reactant. The reaction is characterized by a primary positive kinetic salt effect. Perchloric acid has been found to enhance the rate, while the addition of the reaction products retards the rate. No evidence for initial complexation has been obtained. Thermodynamic parameters have been determined and a mechanism consistent with the observed results is proposed.

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D- Ce(IV) . , . . , . . , .

     

Effect of reduction temperature on the dehydrocyclizing activity of pure chromia and chromia containing K2O and CaO

The dehydrocyclization of n-heptane at 520–550°C over pure chromia and chromia with added CaO and K₂O (5 wt.% each) has been investigated. Introduction of an alkaline additive into Cr₂O₃ decreases markedly the yield of toluene. Raising of the reduction temperature of alkali-containing samples from 550 to 700°C results, in contrast to pure Cr₂O₃ and chromia-alumina systems, not in diminished, but in increased yields of toluene, the activity enhancement being particularly pronounced for the CaO-containing catalyst. These increased activities cannot be correlated either with variations in specific surface area or changes in the content of Cr⁶⁺ during subsequent oxidation, and presumably should be ascribed to more extensive catalyst reduction at higher temperatures.

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- 520–550° CaO K₂O ( 5% .). Cr₂O₃ . 550° 700° , Cr₂O₃ , , , CaO. , , .

     

A rapid method for catalyst testing. Zeolite catalysts for methanol conversion to hydrocarbon

A rapid method for testing catalysts is suggested, which permits a 30-fold reduction in the time of their examination. The method is recommended for studying catalytic processes taking place with either evolution or absorption of heat.

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- , Qj 30 . , .

     

Thermochemical studies on the systems ACl/CeCl3 (A=Na-Cs)

The pseudobinary systems ACl/CeCl₃ (A=Na-Cs) were reinvestigated by means of DTA. The following compounds were found and identified through their X-ray patterns (primarily detected compounds in italics):NaCe _1.67 Cl ₆; K₃CeCl₆, K₂CeCl₅,KCe _1.67 Cl ₆;Rb ₃ CeCl ₆, Rb₂CeCl₅,RbCe ₂ Cl ₇; Cs₃CeCl₆, Cs₂CeCl₅,CsCe ₂ Cl ₇. The compounds A₂CeCl₅ crystallize with the K₂PrCl₅ structure. The high-temperature modifications of the compounds A₃CeCl₆ have the cubic elpasolite structure. The hexagonal unit cell of KCe_1.67Cl₆ is related to the CeCl₃ structure: 0.33 Ce³⁺ are substituted by one K^s+. The structure of CsCe₂Cl₇ can be described with a hexagonal subcellZ=4,a=9.72 andc=14.94 Å; however, small superstructure reflexions reduce the symmetry.The thermodynamic functions for the reactionsnACl+CeCl₃=A _n CeCl _n+3(A=K, Rb) were determined by means of e.m.f. measurements.Measurements of the e.m.f.E vs. T yielded the Gibbs enthalpiesG ^r . The temperature-dependence was found to be linear.The most important result is the formation of the elpasolites (A₃CeCl₆) and ACe₂Cl₇.

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Zusammenfassung Die pseudobinären Systeme ACl/CeCl₃ (A=Na-Cs) wurden mittels Differenzthermoanalyse (DTA) neu untersucht. Folgende Verbindungen wurden gefunden und durch ihre Röntgenbeugungsmuster charakterisiert (erstmalig nachgewiesene Verbindungen sind kursiv):NaCe _1.67 Cl ₆; K₃CeCl₆, K₂CeCl₅,KCe _1.67 Cl ₆;Rb ₃ CeCl ₆, Rb₂CeCl₅,RbCe ₂ Cl ₇; Cs₃CeCl₆, Cs₂CeCl₅,CsCe ₂ Cl ₇. Die Verbindungen A₂CeCl₅ kristallisieren im K₂PrCl₅-Typ. Die Hochtemperaturmodifikationen der Verbindungen A₃CeCl₆ liegen in der kubischen Elpasolith-Struktur vor. Die hexagonale Elementarzelle des KCe_1.67Cl₆ ist mit der CeCl₃-Struktur verwandt: 0,33 Ce³⁺ sind durch ein K⁺ ersetzt. Die Struktur des CsCe₂Cl₇ kann mit einer hexagonalen Pseudozelle beschrieben werden:a=9,72;c=14,94Å;Z=4; schwache Überstrukturreflexe reduzieren jedoch die Symmetrie. Die thermodynamischen Funktionen für die Reaktionen:n ACl + CeCl₃=A _n CeCl _n+3 (A=K, Rb) wurden durch EMK-Messungen bestimmt. Messungen der Abhängigkeit von e. m. f.E gegenT ergaben die Gibbs-EnthalpienG ^r . Es wurde eine lineare Temperaturabhängigkeit gefunden. Als wichtigstes Resultat ist die Bildung von Elpasoliten (A₃CeCl₆) und von Verbindungen (ACe₂Cl₇) anzusehen.

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ACl/CeCl₃, A . - ( ):NaCe _1.67 Cl ₆; K₃CeCl₆, K₂CeCl₅,KCe _1.67 Cl ₆;Rb ₃ CeCl ₆, Rb₂CeCl₅,RbCe ₂ Cl ₇; Cs₃CeCl₆, Cs₂CeCl₅ CsCe ₂Cl₇. A₂CeCl₅ K₂PrCl₅. A₃CeCl₆ . KCe_1.67Cl₆ CeCl₃, 0,33 Ce³⁺ . CsCe₂Cl₇ a=9,72 Å,c=14,94 Å Z=4. , . n ACl + CeCl₃=A _n CeCl _n+3(A=K, Rb) . . . . . .E , G ^r . ACe₂Cl₇.

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Presented as a poster at the 8th ICTA, Bratislava, 1985.

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This work was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft and the Fonds der Chemischen Industrie.     

Flow reactor for kinetic studies with simultaneous X-ray phase analysis of a catalyst

A flow reactor for kinetic studies of heterogeneous catalytic reactions with simultaneous X-ray phase analysis of the catalyst is described. As an example, the correlation between the selectivity of acetylene hydrogenation and the -Pd hydride concentration in palladium catalysts is shown.

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, . -Pd .

     

Kinetics of reaction between 1,3-butadiene and p-benzoquinone

Kinetics of Diels-Alder reaction between 1,3-butadiene and p-benzoquinone in benzene and glacial acetic acid as a catalyst has been studied. Influence of reactant and catalyst concentrations on the rate has been established. Kinetic equation has been derived to describe experimental data.

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- 1,3- 1,4- - . , .

     

IR spectra of methane adsorbed on MgO

Methane adsorbed on MgO is activated to form CH₃ fragments stabilized on cations and OH groups.

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, MgO CH₃-, OH-.

     

Energy dissipation and selectivity in the catalytic oxidation of ammonia

A qualitative interpretation of selectivity changes in ammonia oxidation, based on considerations of energy dissipation processes is presented.

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, .