The chemistry of uranium

The thermal decomposition reactions of various hexanitrato uranium(IV) species, M₂U(NO₃)₆ where M=Cs⁺, NEt ₄ ⁺ , AsPh ₄ ⁺ and PPh ₄ ⁺ have been studied.The overall decomposition reaction can be described in terms of an oxidation-reduction reaction in which the nitrate oxidizes the uranium. The enthalpies of decomposition were found to be very similar, approximately 55 kJ mole^–1 except for the PPh ₄ ⁺ -salt which was only 27 kJ mole^–1.The decomposition kinetics of all the compounds were studied and found to be complex — especially during the initial stages of the reaction.

---

Zusammenfassung Die thermischen Zersetzungsreaktionen verschiedener Hexanitratouran (IV)-Arten der Formel M₂U(NO₃)₆ (M=Cs⁺, NEt ₄ ⁺ , AsPh ₄ ⁺ und PPh ₄ ⁺ ) wurden untersucht.Die allgemeine Zersetzungsreaktion kann durch eine Oxidations-Reduktionsreaktion beschrieben werden, in der Uran durch Nitrat oxidiert wird. Die Zersetzungsenthalpien erwiesen sich als sehr ähnlich, annähernd 55 kJ. mol^–1 mit Ausnahme des PPh ₄ ⁺ -Salzes, dessen Wert nur 27 kJ. mol^–1 betrug.Die Zersetzungskinetik sämtlicher Verbindungen wurde studiert und für komplex gefunden, besonders in den Anfangsstadien der Reaktion.

---

Résumé On a étudié la décomposition thermique des diverses espèces d'hexanitrate d'uranium IV de formule: M₂U(NO₃)₆ (M=Cs⁺, NEt ₄ ⁺ , AsPh ₄ ⁺ et PPh ₄ ⁺ ).La réaction générale de la décomposition peut être décrite par une réaction d'oxydo-réduction, dans laquelle le nitrate oxyde l'uranium. On a trouvé que les enthalpies de décomposition étaient très similaires, environ 55 kJ. mole^–1, à l'exception du se! de PPh ₄ ⁺ dont la valeur n'était que 27 kJ. mole^–1.On a étudié la cinétique de décomposition de tous les composés. Elle est complexe, spécialement pendant les étapes initiales de la réaction.

---

oypaa(IV) M₂U(NO₃)₆, M=Cs⁺, Et₄N⁺, Ph₄As⁺ Ph₄P⁺. - , . , 55 .^–1, Ph₄P⁺ — , 27 .^–1. , .

     

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.

---

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

     

Samarium hydroxide as catalyst in hydrogen evolution

Hydrogen evolution on a platinum cathode taking place in Na₂SO₄ as electrolyte, is catalyzed by the formation of samarium hydroxide deposited on platinum. It is shown by voltammetric experiments that the quantity of adsorbed hydrogen is greater with samarium than without it and the H₂O reduction reaction is an irreversible process due, presumably, to a reaction between the adsorbed hydrogen and samarium hydroxide.

---

Na₂SO₄, , . , , H₂O .

     

M?ssbauer spectroscopic studies of passivated layers of iron-containing catalysts for ammonia synthesis

Combined conversion electron (CEMS) and transmission -ray (MS) Mössbauer spectroscopy was used to study the structure of passivated layers of promoted and unpromoted iron-containing catalysts. In both catalysts the oxide-coated films were found to consist of small paramagnetic (at 300 K) clusters of ferric oxide.

---

. , ( 300 ) .

     

Kinetics of ion exchange sorption of phosphate

The kinetics of phosphate sorption on Amberlite IRA-400 has been studied as a function of temperature, nature of counterions, at two different concentrations. The film and particle diffusion coefficients and the activation parameters of the process are calculated.

---

IRA-400 , . .

     

Simultaneous TG,DTG, DTA and EGA technique for the determination of carbonate,sulphate, pyrite and organic material in minerals,soils and rocks

A simultaneous TG, DTG, DTA and EGA method was developed for the determination of carbonate, sulphate, pyrite and organic material in minerals. The method is based on the selective direct determination of SO₃ and CO₂ evolved from the heated sample, and on the indirect determination of H₂O. The thermogas-titrimetric adapter of the derivatograph collects the liberated gases (CO₂, SO₃, SO₂) quantitatively, absorbs them in water, and titrates them continuously and automatically with NaOH titrant. The changes in the volume of titrant consumed are recorded as a function of the temperature. In two parallel examinations, one titration is performed at pH 4, and the other at pH 9.3. The former measurement yields only the amount of SO₃ (SO₂), while the latter gives the joint amount of SO₃ (SO₂) and CO₂.

---

Zusammenfassung Autoren entwickelten eine Methode zur simultanen TG, DTG, DTA und EGA zur Bestimmung von Karbonaten, Sulfaten Pyrit und organischem Material in Mineralen. Die Methode basiert auf der selektiven direkten Bestimmung des beim Erhitzen der Probe entwickelten SO₃ bzw. CO₂ und der indirekten Bestimmung von Wasser. Die in Freiheit gesetzten Gase (CO₂, SO₃, SO₂) werden im gastitrimetrischen Adapter des Derivatographen gesammelt, in Wasser absorbiert und kontinuierlich und automatisch mit NaOH titriert. Das Volumen der verbrauchten Titrierflüssigkeit wird in Abhängigkeit von der Temperatur registriert. In zwei Parallelversuchen wird eine Titration bei pH 4, die andere bei pH 9.3 ausgeführt. Die erstere Messung ergibt nur die Menge an SO₃ (SO₂), während bei der letzteren die Gesamtmenge an SO₃ (SO₂) und CO₂ erhalten wird.

---

, , ( ) , , . SO₃ CO₂, , . - (CO₂, SO₃, SO₂), . ë . : pH=4, - pH=9.3. SO₃(SO₂), — SO₃(SO₂) CO₂.

---

---

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

Coupling of thermometric titrimetry and constant-current coulometry: Study and applications

Two systems involving the coupling of thermometric and coulometry are presented. In the first assembly, the two electrodes were in the same compartment. Bromocoulometry was used to test the possibilities of this coupling in the sequential titration of a vitamin C+ aspirin mixture about (10^–4 M) and the determination of enthalpy changes. In a second coupling system, the anodic and cathodic compartments were separated by a sintered-glass disc of porosity 3. The conditions for obtaining an electrochemical cell which is also a good calorimeter are discussed. Examples of applications are given, such as analytical measurements, the study of an electrochemically catalysed reaction and of the thermal effects of electrode reactions.

---

Zusammenfassung Zwei Systeme werden beschrieben, die eine Kombination von thermometrischer Titrimetrie und Coulometrie darstellen. Bei der ersten Vorrichtung sind die Elektroden im gleichen Raum Untergebracht. Die Bromocoulometric wurde zur Testung der durch diese Kombination für die aufeinanderfolgende Titration von Vitamin C/Aspirin Gemischen (ungefähr 10^–4 M) und für die Bestimmung der Enthalpieänderungen gebotenen Möglichkeiten angewandt. In einem zweiten kombinierten System waren Anoden- und Kathodenraum durch ein Sinterglasfilter der Porosität 3 voneinander getrennt. Es werden die Bedingungen diskutiert, die notwendig sind, um eine elektrochemische Zelle zu erhalten, die zugleich auch ein gutes Kalorimeter ist. Anwendungsbeispiele sind angegeben, wie analytische Messungen und elektrochemische Untersuchungen katalysierter Reaktionen oder thermischer Effekte von Elektrodenreaktionen.

---

, . . — 10^–4 M . — N^o3. , . , , .

     

On thermal crystallization in cellulose triacetate films

Thermomechanical analysis by extension under static and periodic impulse loads as well as the plotting of isometric heating diagrams are used for the investigation of thermally stimulated crystallization of cellulose triacetate (CTA) in unplasticized and plasticized films, the latter being known as the film base of photo and cinema materials. By introducing appropriate additives, it appeared possible to affect the crystallization process in various directions; the mechanism'of the process is discussed. The curves obtained by the techniques of thermal analysis give an individual characteristic of CTA film, reflecting the peculiarities of its production.

---

Zusammenfassung Zur Untersuchung der thermisch stimulierten Kristallisierung von Cellulose-triacetat (CTA) in unplastifizierten und plastifizierten (letztere bekannt als Filmgrundlage für Foto- und Kinomaterial) Filmen wurden thermomechanische Analyse durch Ausdehnung unter statischen und periodisch-impulsförmigen Belastungen sowie die Aufnahme von isometrischen Aufheizdiagrammen verwendet. Durch Einbringung entsprechender Zusatzstoffe erschien es möglich, den Kristallisationsprozeß in verschiedenen Richtungen zu beeinflussen; der Mechanismus dieses Vorganges wird besprochen. Die bei den verschiedenen Thermoanalysetechniken erhaltenen Diagramme stellen eine individuelle Charakteristik der CTA-Filme dar, in der sich die Besonderheiten ihrer Produktion wiederspiegeln.

---

, , , () — — . ; . , , - , .

     

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.

---

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.

---

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.

---

---

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

---

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

Comparison of the sulfurization of CoMoK/Al2O3 catalyst with H2S and CS2

Only H₂S consumption and H₂O formation was found in the sulfurization of CoMoK/Al₂O₃ water gas shift catalyst with H₂S/H₂, but CO₂ was formed first, then CH₄, H₂O and H₂S appeared in the later part of TPS with CS₂/H₂. Carbon deposition on the catalyst during the sulfurization with CS₂/H₂ caused a lower activity than the catalyst sulfurized with H₂S but could be removed in the run of WGS reaction.

---

, CoMoK/Al₂O₃, H₂S/H₂ H₂S H₂O, CS₂/H₂ CO₂ CH₄, H₂O H₂S. CS₂/H₂ H₂S, , .

     

Thermodynamic limitations in searching for regions of optimal performance of complex chemical reactions (exemplified by conversion of hydrocarbons)

An algorithm of searching for optimal nonequilibrium reaction mixture compositions accounting for thermodynamic limitations is suggested. It is exemplified by the analysis of a steam conversion of hydrocarbons.

---

, . .

     

Transmethylation of trimethylbenzenes and toluene on H- and Ni/H-mordenites

Under pressure in the presence of hydrogen the calculated transmethylation equilibrium composition was approached on synthetic H-mordenite at 350°C, on natural H-mordenites at 450–500°C. The high activity of H-mordenite is maintained without deactivation by using the reduced Ni, H-form of synthetic mordenite with a nickel content of 2.4 mass %.

---

- 350°C - 450–500°C. - , Ni, - 2,4 . %

     

A rapid method for catalyst activity measurements by combination of pulse reactor, mass spectrometer and process computer

The combination of a pulse reactor attached directly (without a separation column) to a mass spectrometer/process computer system is described. To obtain a conversion/temperature diagram for the dehydration and dehydrogenation of 2-butanol less than one hour is required. Therefore, the method can be used for rapid characterization or comparison of the activities of various samples.

---

, ( ) - . / 2- . .

     

Thermoanalytical and mössbauer spectroscopic studies of phase transformations of amorphous chromium hydroxide

To establish the structures of the phase transformation products of amorphous chromium hydroxide and the region of their stability, the thermally initiated transformations were studied at normal and reduced pressure (0.133 Pa) by differential thermal analysis, Mössbauer spectroscopy (on admixed⁵⁷Fe atoms) and X-ray diffraction phase analysis.At reduced pressure the region of stability of amorphous chromium oxide formed during hydroxide dehydration is wider.The Mössbauer shift of admixed⁵⁷Fe atoms in amorphous chromium hydroxide is characteristic of Fe³⁺, but the magnitude of the quadrupole splitting considerably exceeds those for simple and compound iron oxides and oxide-hydroxides. From this, it can be concluded that the symmetry of the local environment of the chromium atoms in amorphous chromium hydroxide is anomalously low.

---

Zusammenfassung Um die Struktur der Umwandlungsprodukte des amorphen Chrom(III)-oxids und seinen Existenzbereich zu ermitteln, wurden die thermischen Umwandlungen bei normalem und vermindertem Druck (0,133 Pa) durch DTA, Mössbauer-Spektroskopie (an zugesetzten⁵⁷Fe-Atomen) und Röntgenbeugungs-Phasenanalyse untersucht. Unter vermindertem Druck wird der Stabilitätsbereich des bei der Entwässerung des Hydroxids gebildeten amorphen Chrom(III)-oxids erweitert. Die Mössbauer-Verschiebung von zugesetzten⁵⁷Fe-Atomen in amorphem Chrom(III)-oxid ist charakteristisch für Fe³⁺, die Quadrupol-Aufspaltung übertrifft die für einfache und komplexe Eisenoxide und -oxid-hydroxide beträchtlich. Daraus wird geschlossen, dass die Symmetrie der Umgebung der Chromatome im amorphen Chrom(III)-oxid ungewöhnlich niedrig ist.

---

, (0.133 ) , ⁵⁷Fe . , . ⁵⁷Fe Fe³⁺, - . .

     

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.

---

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

     

Analysis of the drying stage in the technology of supported catalysts

The distribution of the precipitated active component has been analyzed using the concepts of moisture transfer mechanism for the evaporation of porous materials. Formulas are proposed for the low-dispersity phase, depending on the precipitation parameter. The calculations performed using a statistical porous environment model are in reasonable agreement with the experimental data.

---

- . . , , .

     

A gradientless flow microreactor

A simple flow microreactor can perform as a gradientless microreactor under suitable conditions so that, thanks to molecular diffusion, the reactant concentration is leveled out considerably. This was demonstrated on the basis of a mathematical analysis of the reactant concentration distribution in a flow reactor and the observation was confirmed experimentally. A simple flow microreactor was designed and its gradientless property was verified using carbon dioxide hydrogenation as a test reaction.

---

. . , . , .

     

Variation of the surface potential of zinc oxide under illumination

Spectral and kinetic dependences of the decrease in the surface potential (SP) of ZnO under illumination and processes of SP relaxation in the dark have been studied. A significant contribution to the decrease of SP in the less-than-bandgap light absorption region is shown to be due to the photodissociation of specific surface bonds with the formation of localized Zn _s ⁺ and O _s ^– .

---

() ZnO . , Zn _s ⁺ O _s ^– .

     

Microcalorimetric studies of slag alkaline binders

Calorimetric measurements were carried out on the hydration of slag activated by sodium hydroxide, sodium carbonate and water glass at 60 °C. The results can be correlated with the mechanical properties of the cured cements. The studies confirmed the applicability of calorimetry in the testing of activators used in concrete technology.

---

Zusammenfassung Die Hydratation von Schlacke bei 60 °C und Aktivierung mit Natriumhydroxid, Natriumcarbonat oder Wasserglas wurde durch kalorimetrische Messungen verfolgt. Die Ergebnisse lassen sich mit den mechanischen Eigenschaften der erhärteten Zemente korrelieren. Die Untersuchungen bestätigen die Brauchbarkeit der kalorimetrischen Methode zum Testen von Aktivatoren in der Betontechnologie.

---

, 60° , . . , - .

     

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.

---

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.

---

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.

---

- , , , . , .