Kinetics and mechanism of the decomposition of pyrite under conventional and quasi-isothermal — quasi-isobaric thermoanalytical conditions

The kinetics and mechanism of the thermal decomposition of pyrite were examined by the method of quasi-isothermal and quasi-isobaric thermogravimetry (Q-TG). It emerged that by means of this technique the overlapping partial processes of the complicated oxidation and decomposition reactions of pyrite can be separated and studied independently from one another. It was found that the partial reactions FeS₂=FeS +S and Fe₂O_3–x(SO₄)_x=Fe₂O₃+SO₃ are endothermic processes taking place quasiisothermally and leading to equilibrium, while the oxidation FeS+O₂=Fe₂O_3–x(SO₄)_x is an exothermic process which takes place in an oscillating manner in a rather broad temperature interval.

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Zusammenfassung Autoren untersuchten die Kinetik und den Mechanismus der thermischen Zersetzung von Pyrit durch quasi-isotherme und quasi-isobare Thermogravimetrie (Q-TG). Es stellte sich heraus, daß sich überlagernde Teilprozesse der komplizierten Oxydations- und Zersetzungsprozesse von Pyrit mit Hilfe dieser Technik absondern und unabhängig voneinander untersuchen lassen. Es wurde festgestellt, daß die Teilreaktionen FeS₂=FeS+S und Fe₂O_3–x(SO₄)_x=Fe₂O₃+SO₃ endotherme Prozesse sind, die quasi-isotherm verlaufen und zu einem Gleichgewicht führen, während die Oxydation FeS+O₂=Fe₂O_3–x(SO₄)_x ein exothermer Prozeß ist, der oszillierend in einem ziemlich breiten Temperaturintervall verläuft.

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(Q-) . . , FeS₂=FeS+S Fe₂O_3–x(S₂O₄)_x=Fe₂O₃+SO₃ , . FeS+O₂ =Fe₂O_3–x(SO₄)_x , .

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The authors thank Prof. E. Pungor for valuable discussions, and Mrs. M. Kiss and Miss I. Fabian for their technical assistance.     

Propagation of vibrational excitation in an adsorbed layer

Using a crystal model with an adsorbed layer, the propagation of vibrational excitation induced by an adsorbed particle is considered. The relaxation times of excitation have been estimated. The role of excitation transfer processes in adsorption-desorption phenomena is discussed.

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Ag(I) solid solutions in zirconium dihydrogen phosphate. Thermal behaviour and phase changes

The thermal and redox behaviours of some Ag-low-converted zirconium phosphates have been investigated by thermoanalytical and X-ray methods: the conditions for obtaining Ag solid solutions in phases are reported.

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Zusammenfassung Das thermische und Redoxverhalten einiger Zirkoniumphosphate niedriger Ag-Konversion wurde durch thermoanalytische und Röntgenmethoden studiert; über die Bedingungen zum Erhalten von Ag-Festphasenlösungen in HH-Phasen wird berichtet

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Résumé On a étudié le comportement thermique et oxydo-réducteur de quelques phosphates de zirconium faiblement converti par Ag, en se servant des méthodes d'analyse thermique et des rayons X: on communique les conditions permettant d'obtenir des solutions solides d'Ag dans les phases .

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- Ag- . HH.

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Paper in part presented at the 6th ICTA, in Bayreuth (Germany), July 1980.

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We thank Dr. M. A. Massucci, of our Institute, for helpful discussions and suggestions.     

Isoparametric kinetic relations for chemical transformations in condensed substances (Analytical survey). II. Reactions involving the participation of solid substances

Various manifestations of the kinetic compensation effect are considered in reactions involving the participation of solid substances under isothermal and nonisothermal conditions, as well as manifestations of other isoparametric correlations. It is shown that isoparametric correlations can be used for the analysis of solid-phase reactions and the exclusion of artefacts in nonisothermal kinetics.

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Zusammenfassung Verschiedene Erscheinungen des kinetischen Kompensationseffektes bei unter Beteiligung von festen Substanzen unter isothermen und nichtisothermen Bedingungen verlaufenden Reaktionen werden erörtert, ebenso Erscheinungen anderer isoparametrischer Korrelationen. Es wird gezeigt, daß isoparametrische Korrelationen zur Analyse von Festphasenreaktionen und zum Ausschluß von Artifakten in der nicht-isothermen Kinetik herangezogen werden können.

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, , . .

     

Effect of reduction temperature and support on the surface electronic state of supported Pd catalysts

The effect of metal precursor, support and reduction temperature on the surface reduction of Pd on -Al₂O₃ and SiO₂ has been studied. For catalysts prepared from PdCl₂, temperatures as high as 450 °C are necessary to obtain surface Pd⁰.

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, Pd -Al₂O₃ SiO₂. , , PdCl₂, Pd^o - 450°C.

     

Kinetic luminescence measurements on the interaction of oxygen with oxide surfaces

The dependence of luminescence intensity on the reaction conditions on oxide surfaces permits to determine the kinetic mechanism and gas-surface interaction constants. The suggested method was realized as a computer algorithm.

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-. .

     

Identification of exchange-coupled V4+ and Cu2+ ions in Cu?V?Mo oxide systems

ESR studies of X(CuO)·V₂O₅·8.3 MoO₃ (X=1–2) calcined in flowing nitrogen at 250–350 °C have revealed the exchange interaction of Cu²⁺ and V⁴⁺ ions that form a paramagnetic system.

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X(CuO) V₂O₅·8,3 MoO₃, X=1–2, , 250–350°C, Cu²⁺ V⁴⁺, .

     

Frequencies, anharmonicities, and dissociation energies of OH groups in H-mordenite

Harmonic frequencies, anharmonicities and dissociation energies of surface hydroxy groups in H-mordenite have been determined. The application of the Lippincott-Schroeder potential function for similar problems is proposed.

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, -. - .

     

Review of some metallurgical problems suitable for quantitative calorimetric treatment

A review is given of various metallurgical problems treated in the author's laboratory, for which quantitative calorimetry gave very valuable information. Measurements of thermodynamic data for phase diagram calculations, vacancies in ordered alloys, annealing of steels, and the recovery and crystallization of amorphous alloys are successively examined.

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Zusammenfassung Es wird eine Übersicht über verschiedene, in unserem Laboratorium bearbeitete metallurgische Probleme gegeben, für die durch quantitative Kalorimetrie sehr genaue Informationen erhalten werden. Es wird auf Messungen thermodynamischer Daten für Phasendiagrammberechnungen, auf Fehlstellen in geordneten Legierungen, auf das Tempern von Stahl sowie auf Aufarbeitung und Kristallisation von amorphen Legierungen eingegangen.

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Dedicated to Professor Dr Kurt Komarek on his 60th birthday.     

Structural and thermal analysis of silicon isothiocyanates complexes of Fe(III) and Mn(II)

New complexes of Fe(III) and Mn(II) with R_xSi(NCS)_4–x as ligands have been prepared and characterized. The structure of the new compounds are discussed on the basis of their spectroscopic (IR and UV-Vis), magnetic susceptibility and thermal data.

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Zusammenfassung Es wurden neue Fe(III)- und Mn(II)-Komplexe mit Liganden der Formel R_xSi(NCS)_4–x hergestellt und beschrieben. Bei der Diskussion der Struktur dieser neuen Verbindungen wurden spektroskopische (IR, UV), thermische Daten und Daten über die magnetische Suszeptibilität verwendet.

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R_xSi(NCS)_4–x. ( , - ), .

     

Effect of rare earth ions on the catalytic activity of Ln2MnNiO6 perovskites

Abstract A series of rare earth transition metal perovskites has been synthesized and the catalytic activity tested for 2-propanol decomposition. The effect of rare earth ions on the catalytic activity can been understood from the correlations obtained between the physico-chemical properties and the catalytic activity of the perovskites.

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, , 2-. , - .

     

Acid strength distributions in the Mo?Al?Si and the Ni?Mo?Al oxide systems determined by ammonia adsorption

Acid strength distributions of Mo–Al–Si and Ni–Mo–Al oxide systems have been found by means of a relationship that gives pK_a values from amounts of ammonia adsorption. Molybdenum is suggested to cause a homogenization in the acid strength distribution of alumina but a heterogenization in silicaalumina, whereas nickel is found to neutralize strong acid sites inherent to molybdenum.

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Mo–Al–Si Ni–Mo–Al , . , , .

     

Free radical additions to the C=O bond of formaldehyde

The reactions between formaldehyde and n-propyl radicals were studied at 333 and 363 K. Addition to the C=O bond was found to be several times faster than abstraction of the formyl hydrogen atom. With a TST estimate of log(A/dm³ mol^–1 s^–1)=7.9±0.5, 28.0±2.1 kJ mol^–1 was obtained for the activation energy of the addition reaction.

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- 333 363 . C=O . 28.0±2.1 ^–1 , lg(A/ ^{–1 –1})=7.9±0.5 .

     

Kinetics of the thermal destruction of styrene-divinylbenzene copolymers,computed from thermoanalytical data

The process of thermal destruction of styrene-divinylbenzene copolymers, studied in a derivatograph, proceeds in one stage, as indicated by the mass loss accompanied by a characteristic endothermic peak in the range 380–400°. The determined values of the kinetic characteristicsn, E, InA, E andT ₀ allow the conclusion that an increase in the divinylbenzene content of the monomer blend used to synthetize the divinylbenzene copolymers does not result in an increased thermal stability as compared to that of polystyrene.

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Zusammenfassung Der in einem Derivatographen untersuchte thermische Zersetzungsvorgang von Styroldivinylbenzolkopolymeren verläuft in einer Phase, welche durch Massenverlust angezeigt und durch einen charakteristischen endothermen Peak im Bereich von 380 ... 400° angewiesen wird. Die ermittelten kinetischen Charakteristikan, E, lnA, E, T ₀ gestatten die Schlußfolgerung, daß die Zunahme des Divinylbenzolgehalts in dem zur Synthese der Divinylbenzolkopolymeren verwendeten Monomergemisch im Vergleich zu der des Polystyrols, keine erhöhte Thermostabilität herbeiführt.

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- 380 ÷ 400°. (, , ln, , ₀) , .

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The authors are grateful to V. L. Bogatyrev and V. I. Firsov for raising the subject and for supplying the copolymer samples with fixed divinylbenzene contents.     

Problems of the characterization of thermoanalytical processes by kinetic parameters

On the basis of many experiments and theoretical reflections, the authors showed earlier that the courses of non-isothermal analytical curves are strongly influenced by the experimental conditions, and therefore the sense of kinetic parameters calculated from these curves is fictitious and their determination is uncertain.In the present work some further problems of this question are discussed. It was found that with combinations of strongly differing parameters nearly identical TG curves can be produced, and this situation cannot be improved even by orthogonal polynomial transformation. Further integral methods, using linearization, the estimation of the parameters is poor.The model transformed according to the conditions of the quasi-isothermal-quasiisobaric technique leads to contradictions, unambiguously showing the correlation existing between the parameters.

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Zusammenfassung Aufgrund zahlreicher Versuche und theoretischer Erwägungen hatten die Autoren früher gezeigt, daß der Verlauf nicht isothermer analytischer Kurven stark von den Versuchsbedingungen beeinflußt wird und deshalb die Bedeutung der aufgrund dieser Kurven berechneten kinetischen Parameter fiktiv und ihre Bestimmung unsicher ist.In der gegenwärtigen Arbeit werden einige weitere Probleme dieser Frage erörtert. Die Autoren fanden, daß mit Hilfe von Kombinationen stark verschiedener Parameter nahezu identische TG-Kurven hergestellt werden können und daß dieser Tatsache selbst durch orthogonale Polynomtransformation nicht abgeholfen werden kann. Weiter wurde gefunden, daß mit Hilfe von Integralmethoden unter Anwendung von Linearisierung erhaltene Schätzungen der Parameter ungenau sind.Das den Bedingungen der quasi-isothermen—quasi-isobaren Technik entsprechend transformierte Modell führt zu Widersprüchen, welche die zwischen den Parametern bestehenden Beziehungen eindeutig zeigen.

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Résumé A partir de nombreuses expériences et réflexions théoriques, les auteurs avaient démontré auparavant que l'allure des courbes TG non isothermes était fortement influencée par les conditions d'expérience. Pour cette raison, la signification des paramètres cinétiques calculés à partir de ces courbes était fictive et leur détermination incertaine.Dans le présent travail les auteurs discutent quelques autres problèmes sur cette question. En se servant de combinaisons de paramètres fortement différents on peut produire des courbes TG presque identiques et cette situation ne peut pas être améliorée même par transformation polynomiale orthogonale. En outre, on a trouvé qu'à l'aide de méthodes par intégration et par linéarisation, l'estimation des paramètres est mauvaise.Le modèle transformé selon les conditions de la technique quasi isotherme — quasi isobare entraîne des contradictions qui indiquent, sans équivoque, les corrélations existant entre les paramètres.

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The authors wish to thank Prof. E. Pungor for valuable remarks in this work.     

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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ESR study of the reaction of substituted nitrosobenzenes with aliphatic and saturated alkylaromatic hydrocarbons

We have found that nitrosobenzenes spontaneously react with saturated hydrocarbons in the absence of oxygen and light. For interpretation of this general phenomenon a new reaction pathway has been assumed. In light of these results special care should be taken when applying nitrosobenzenes for inhibition and spin trapping as well as organic synthesis in saturated organic solvents, which are supposed to be inert.

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, . . , , , , .

     

The reversibility of the octahedral → tetrahedral transition in bis(pyridine)-cobalt(III) chloride Co(py)2Cl2

The octahedral-tetrahedral structural transition of Co(py)₂Cl₂ was studied by high temperature reflectance spectroscopy and dynamic reflectance spectroscopy. The reversibility of the transition by standing at room temperature for 24 hrs was established.

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Zusammenfassung Es wurde durch Hochtemperatur-Reflexions-Spektroskopie und dynamische Reflexions-Spektroskopie bewiesen, daß die strukturelle Umwandlung des oktaedrischen Co(py)₂Cl₂ in die tetraedrische Form nach 24 stündigem Stehen bei Zimmertemperatur reversibel ist.

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Résumé On a pruvé par spectroscopie de reflexion de haute température et spectroscopie de reflexion dynamique la réversibilité de la transition structurale octaédrique-tetraédrique de Co(py)₂Cl₂ après 24 heures.

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— ë Co[Py]₂Cl₂ . 24 .

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The financial support of this work by the Robert A. Welch Foundation of Houston, Texas, is gratefully acknowledged. The assistance of Mr. Sherman Bradley is also acknowledged.     

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.