The use of TA — GLC — MS as a quantitative specific EGA technique for the investigation of complex thermal decomposition reactions: The thermal decomposition of calcium propanoate

A versatile and flexible system is described for evolved gas analysis using a GLC, MS (mass scan and SIM modes) and GLC-MS. Gases evolved from materials in two differential thermal analysis units, a thermobalance or a micro-furnace linked directly to the MS or GLC can be analysed. Details are given of computer controlled data acquisition and processing. The techniques are applied to the thermal decomposition of calcium propanoate. Mechanisms are suggested to account for the observed decomposition products and the solid state process. Evidence is presented to support the view that the latter occurs via nucleation followed by two-dimensional growth with an activation energy of 315 kJ mol^–1 and a pre-exponential factor of 4.8×10²¹s^–1.

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Zusammenfassung Ein vielseitiges und flexibles System zur Analyse von gebildeten Gasen wird beschrieben, das GLC, MS (in Massen-scanning und SIM Betriebsweise) und GLC-MS umfaßt. Damit können die in zwei differentialthermoanalytischen Einheiten, einer Thermowaage oder einem direkt mit dem MS- oder GLC-Gerät gekoppelten Mikroofen aus den zu untersuchenden Substanzen entwickelten Gase analysiert werden. Einzelheiten der komputerkontrollierten Datengewinnung und Steuerung werden angegeben. Die Techniken werden zur Untersuchung der thermischen Zersetzung von Calciumpropionat herangezogen. Mechanismen werden vorgeschlagen, die die beobachteten Zersetzungsprodukte und die Festkörperreaktion erklären. Beweise werden dafür erbracht, daß bei letzterer eine Keimbildung und darauffolgendes zweidimensionales Wachstum vor sich geht, wobei die Aktivierungsenergie 315 kJ·mol^–1 und der präexponentielle Faktor 4.8·10²¹·s^–1 beträgt.

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- (), - (MC) MC. - , , . . . . , , 315 .^–1 4,8·10^{21 –1}.

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The authors gratefully acknowledge the provision of an equipment grant and Research Studentships to G.S. and S.B.W. by the SERC.     

Oxidative polymerization of durene and diphenyl oxide in the presence of palladium(II) and heteropolyacids

The possibility of obtaining tetramers from durene or diphenyl oxide in the presence of H₅PMo₁₀V₂O₄₀, a reversible oxidant, and palladium acetate as catalyst is demonstrated.

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— H₅PMo₁₀V₂O₄₀ .

     

Kinetics of catalyst regeneration by coke combustion. I. Increased reaction rate due to the presence of chromium

A kinetic study has been carried out of the regeneration of a commercial Cr₂O₃/Al₂O₃ catalyst by coke combustion. The results obtained show that the reaction rate is several orders of magnitude higher than that obtained on catalysts without transition metals.

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Cr₂O₃/Al₂O₃ . , , .

     

On the nature of active centers in catalysts for propylene oxidation to acetone

Acid-base properties of binary tin-oxide catalysts for the oxidation of propylene to acetone have been studied. It has been revealed that active catalysts should have both Brönsted acid- and base centers.

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- . , .

     

Triplet state formation and type II decomposition in the photochemistry of pentanone-2

The concentration dependences of the quantum yields of Norrish type II decomposition from the singlet and triplet states and of the triplet yiel were determined in pentanone-2 photolysis in iso-octane. The results were interpreted by postulating dissociative intersystem crossing of a singlet exciplex as an additional route for the population of the molecular triplet state.

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II -2 . , .

     

Mechanism of Michael addition of ethyl acetoacetate to chalcone catalyzed by activated Ba(OH)2

Preliminary studies of the mechanism of Michael addition of ethyl acetoacetate to chalcone are presented. Different products may be obtained with good yields (80%) and selectivities (100%), under different reaction conditions. A mechanism based on the geometric characteristics of the active site of activated barium hydroxide (C-200) is proposed.

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. (80%) (100%). (C-200).

     

Selectivity of toluene disproportionation over zeolite catalysts

Three decationated zeolites (H-Y, H-ZSM-5 and H-ZSM-11) were tested in different conditions. Selectivities (to xylenes, S_x, and to para-isomer, S_p) were evaluated, together with activity, vs. time-on-stream. H-ZSM-5 proved to be the best catalyst, showing S_x1 and S_p-values larger than for the equilibrium gaseous mixture.

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(H-Y, H-ZSM-5 H-ZSM-11) . ( , S_x, , S_p) . H-ZSM-5 , S_x1 S_p, .

     

Heat conduction in multilayer systems

For linear Fourierian, quasi-one-dimensional heat conduction in a stack of homogeneous layers, it is shown that the temperature decay constants, _n , behave asymptotically as n^–2. This yields a considerable lowering of computer time at a satisfactory accuracy level. A numerical example is given. The matching problem of the alternative infinite series containing terms such ase ^–t/ ande ^–a/t, respectively, is also considered, and the equivalence between surface excitation and a volume excitation is demonstrated.

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Zusammenfassung Es wurde gezeigt, daß bei quasi-eindimensionaler, linearer Fourier-Wärmeleitung in einer Packung von homogenen Schichten sich die Temperaturdämpfungskonstante _n asymptotisch alsn ^–2 verhält. Dies ermöglicht bei Beibehaltung einer befriedigenden Genauigkeit eine erhebliche Einsparung von Computerzeit, wofür ein numerisches Beispiel angeführt wird. Es wurde das Anpassungsproblem für alternierende unendliche Reihen mite ^–t/ bzw.e ^–a/t untersucht und die Äquivalenz von Oberflächen- und einigen Volumenanregungen dargestellt.

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, , ( _n ) n ^–2 . . . , e ^–t/ e ^–a/t .

     

Comparison of properties of supported organozirconium catalysts containing zirconium ions in different valence states

A comparison of the properties of supported zirconium catalysts containing zirconium ions in different valence states in ethylene polymerization shows that an increase in the proportion of active centers involving Zr(III) ions results in a decreasing molecular weight of the polymer. The catalyst activity is practically unchanged.

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, , . , , Zr(III) . .

     

Devitrification of aluminosilicate glasses under applied electric fields

The effect of electrolysis on the devitrification of aluminosilicate glasses containing 2–10 wt. % Ti, V, Fe, Co and Ni was studied by DTA. In all cases the devitrification temperature is lowered under electrolysis by an amount greater than that which would be achieved by independently electrolysing or doping with the transition metal ion. The relative effect of the different transition metal ions on devitrification is explained in terms of the strengths of the respective metal-oxygen bonds and the octahedral/tetrahedral site preferences of the ions. The electrolysis mechanism is similar to that of the undoped base glass, but also includes migration of the transition metal ions to the cathode and the possibility of interaction between these species and the residual protons of the base glass.

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Zusammenfassung Der Einfluß der Elektrolyse auf die Entglasung von Alumosilikatglas-Arten mit 2 bis 10 Gew.% Ti-, V-, Fe-, Co- und Ni-Gehalten wurde mittels DTA untersucht. In allen Fällen wird die Entglasungstemperatur stärker herabgesetzt als bei unabhängig durchgeführter Elektrolyse oder Zusatz des Übergangs-Metall-Ions. Die relative Wirkung der verschiedenen Übergangs-Metall-Ionen wird aufgrund der Stärke der betreffenden Metall-Sauerstoff-Bindungen und des Vorrangs der tetraedrischen bzw. oktaedrischen Stellen der Ionen erklärt. Der Mechanismus der Elektrolyse ist ähnlich wie bei Gläsern ohne Zusatz, umfaßt aber auch die Wanderung des Übergangs-Metall-Ions zur Kathode und die Möglichkeit der Aufeinanderwirkung dieser Arten und der Restprotone des Grundglases.

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Résumé On a étudié par ATD l'effet de l'électrolyse sur la dévitrification de verres types aluminosilicates contenant 2 à 10 % en poids de Ti, V, Fe, Co et Ni. Dans tous les cas la température de la dévitrification est abaissée d'une manière plus importante sous électrolyse que si celle-ci est effectuée indépendamment ou que par dopage par des ions des métaux de transition. L'effet relatif des divers ions des métaux de transition s'explique en termes de forces des liaisons respectives du métal et de l'oxygène ainsi que par la préférence des ions pour les sites octaédriques ou tétraédriques. Le mécanisme de l'électrolyse est similaire pour les verres sans additifs. Il comprend cependant aussi la migration de l'ion du métal de transition vers la cathode et la possibilité de l'interaction de ces espèces avec les protons résiduels du verre de base.

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, 2–10 Ti, V, Fe, Ni, . , , . - / . , , .

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We are indebted to Professor J. F. Duncan for advice and helpful criticism, Mr. R. A. Kennerley for the use of the thermal analyser, Dr. G. Challis for the electron microprobe analyses and Mr. G. D. Walker for the scanning electron microscopy.     

Effect of medium composition on the monooxygenase activity of immobilized hemin in aniline oxidation

The effect of the composition of the reaction medium on the rate of aniline oxidation to p-aminophenol by hydrogen peroxide on hemin immobilized on -propylimidazole-modified silica has been studied. Organic solvent additives (alcohols, esters and nitriles) are shown to increase the reaction rate. The observed effect is attributed to the decrease of the medium dielectric constant.

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- , , --. , (, , ) . .

     

Influence of preparation conditions on activity and stability of catalysts for 3-thiolene-1, 1-dioxide hydrogenation

Dispersity of -Al₂O₃-supported palladium and activity and selectivity of these catalysts in hydrogenation of 3-thiolene-1,1-dioxide to thiolane-1,1-dioxide have been found to be dependent on the composition of impregnating solutions and the additional chemical treatment prior to reduction. This effect is due to the changes in Pd²⁺ mobility over the support surface.

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-Al₂O₃ , 3--1,1- -1,1- . Pd²⁺ .

     

Kinetics of dehydrogenation of cyclohexanol to cyclohexanone on a. Bag type copper-alloy catalyst

The kinetics of dehydrogenation of cyclohexanol to cyclohexanone on a Bag type copperalloy catalyst has been studied. A kinetic equation was derived and the rate constants were determined. A reaction mechanism is suggested.

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. . .

     

Influence of Pr ions on the properties of Pd/SiO2 and Pt/SiO2 catalysts in oxidation of n-butane

It has been established that (M_VIII+Pr)/SiO₂ catalysts (M_VIII=Pd or Pt) obtained from organometallic precursors, have increased the dispersity of Pt, but their TN in deep oxidation of n-butane is by 3–6 times lower than that of unmodified M_VIII/SiO₂.

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(M_VIII+Pr)/SiO₂ ( M_VIII=Pd, Pt), , Pt, 3–6 - M_VIII/SiO₂.

     

Thermal properties of Jojoba wax

The thermo-oxidative stability of Jojoba wax (Simmondsia chinensis) was studied by differential scanning calorimetry in a dynamic oxygen atmosphere. The thermo-oxidation activation energy (Ea) was calculated by determining the maximum reaction temperature (Tm) at different heating rates (Hr) and using mathematical models previously proposed for dynamic systems. The value obtained was 21.84 Kcal/mol. The oxidation enthalpiesH _ox were also calculated and a lineal relationship was found with the square root of the heating rate and the initial temperature of thermo-oxidation

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Zusammenfassung Die thermooxidative StabilitÄt von Jojoba-Wax (Simmondsia chinensis) wurde durch Differential-Abtastkalorimetrie in dynamischer SauerstoffatmosphÄre untersucht. Die Aktivierungsenergie der Thermooxidation (Ea) wurde durch die Bestimmung der maximalen Reaktionstemperatur (Tm) bei verschiedenen Aufheizgeschwindigkeiten (Hr) unter Anwendung der vorhergehend für dynamische Systeme vorgeschlagenen mathematischen Modelle berechnet. Der erhaltene Wert betrug 21.84 Kcal/Mol. Die OxidationsenthalpienH _ox wurden ebenfalls berechnet und lineare ZusammenhÄnge mit der Quadratwurzel der Aufheizgeschwindigkeit und der Anfangstemperatur der Thermooxidation wurden gefunden.

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Résumé On a étudié, par analyse calorimétrique différentielle dans une atmosphère dynamique d'oxygène, la résistance à l'oxidation thermique de la cire Jojoba (Simmondsia chinensis). On a calculé l'énergie d'activation (Ea) de l'oxydation thermique en déterminant la température maximale (Tm) de la réaction à diverses vitesses de chauffage (Hr) et en utilisant les modèles mathématiques déjà proposés pour des systèmes dynamiques. La valeur obtenue est 21.84 kcal/mole. On a calculé également les enthalpies d'oxydation (H_ox) et on a trouvé des corrélations linéaires entre les racines carrées de la vitesse de chauffage et la température initiale de l'oxydation thermique.

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Jojoba (Simmondsia chinensis) . - (E _a) ( _m) , . 21.84 /. (H _ok) .

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This work has been partially supported by the Consejo Nacional de Ciencia y Technología and the Comisión Nacional de las Zonas Aridas.     

Applications of thermoelectrometry to metal-ion modified polyimide films

As part of a research program to decrease the electrical resistivity of polyimide films with ionic additives a variable temperature three probe electrical resistivity measurement system has been designed and constructed. Sample temperature, electrification time, atmosphere, and measurement mode are computer controlled. As a data interpretation aid, temperature cycled analysis can be routinely performed. Surface resistivities in the range 10³–10¹⁵ ohm and volume resistivities in the range 10⁵–10¹⁸ ohm-cm are theoretically measurable under well controlled experimental conditions from room temperature to 250°. The electrical resistivity measurement system is useful for the evaluation of polymer films or films in general. Application of the system for analysis of cobalt, lithium and tin ion-modified polyimide films and some experimental considerations are presented. Correlation of the electrical measurements with differential scanning calorimetry, thermomechanical analysis, and thermogravimetric analysis is demonstrated.

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Zusammenfassung Als Teil eines Forschungsprogramms zur Herabsetzung des elektrischen Widerstandes von Polyimidfilmen mit ionischen Additiven wurde ein 3-Proben-Meßsystem zur Ermittlung des elektrischen Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur entworfen und konstruiert. Probentemperatur, Elektrisierungszeit, Atmosphäre und Meßmethoden waren computergesteuert. Als Dateninterpretationshilfe kann eine hinsichtlich der Temperatur zyklische Analyse routinemäßig ausgeführt werden. Die Oberflächenwiderstände sind im Bereich von 10³–10¹⁵ Ohm und die Volumenwiderstände im Bereich von 10⁵–10¹⁸ Ohm-cm unter gut kontrollierten experimentellen Bedingungen von Raumtemperatur bis 250° theoretisch meßbar. Das elektrische Widerstandmeßsystem ist nützlich für die Bewertung von Polymerfilmen oder Filmen im allgemeinen. Die Anwendung des Systems zur Analyse von mit Co-, Li- und Sn-Ionen modifizierten Polyimidfilmen und einige experimentelle Hinweise werden angegeben. Es wird gezeigt, daß die mit dem beschriebenen System erhaltenen Resultate mit durch DSC, thermomechanische Analyse und TG erhaltenen Werten korrelieren.

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, , . , , . . 10³–10¹⁵ , 10⁵–10¹⁸ 250°. , . , , , . , .

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The financial support of the National Aeronautics and Space Administration is gratefully appreciated. The assistance of John Swartzentruber in performing many of the measurements is recognized.     

Reactions between ammonium sulphate and metal oxides (metal=Cr,Mn and Fe) and thermal decomposition of the products

The reactions between ammonium sulphate and three metal oxides (Cr₂O₃, MnO₂ and Fe₂O₃) were studied. It was confirmed by X-ray diffraction and chemical analysis that stable reaction intermediates were formed consecutively in the course of the reactions.These were (NH₄)₃M(SO₄)₃ and NH₄M(SO₄)₂ for Cr₂O₃ and Fe₂O₃ and (NH₄)₂Mn₂(SO₄)₃ for MnO₂. The thermal decompositions of these intermediates and of the metal sulphates were carried out. The contracting-volume equation was valid for the decomposition of all the intermediates. The Arrhenius parameters were determined.

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Zusammenfassung Es wurden die Reaktionen zwischen Ammoniumsulfat und drei Metalloxiden (Cr₂O₃, MnO₂ und Fe₂O₃) untersucht. Durch Röntgendiffraktion und chemische Analyse wurde bestätigt, dass im Verlaufe der Reaktion stabile Zwischenprodukte gebildet werden. Es handelt sich dabei um (NH₄)₃M(SO₄)₃ und NH₄M(SO₄)₂ im Falle von Cr₂O₃ und Fe₂O₃ und um (NH₄)₂Mn₂(SO₄)₃ im Falle von MnO₂. Diese Zwischenprodukte und die Metallsulfate wurden thermisch zersetzt. Die Volumenkontraktionsgleichung war für die Zersetzung all dieser Zwischenprodukte gültig. Die Arrheniusparameter wurden bestimmt.

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Cr₂O₃, MnO₂ Fe₂O₃. , . , (NH₄)₃M(SO₄)₃ NH₄M(SO₄)₂, (NH₄)₂Mn₂(SO₄)₃. . . .

     

The catalytic activity of Ni?V oxide catalysts

The activity and selectivity of Ni–V oxide catalysts in relation to the phase composition were investigated. The catalytic activity was measured in the oxidative dehydrogenation of methanol to formaldehyde and in the oxidation of SO₂ to SO₃.The oxide with the atom ratio gives the highest yield of formaldehyde and the slowest rate of SO₂ oxidation. The above phase, as shown by X-ray and IR measurements, has a specific structure characterized by a weakened V=O double bond.

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Ni–V . SO₂ SO₃. SO₂. , , , V=O

     

Thermal investigation of inhibition of polybismaleimide polymerization

DTA and DSC data revealed that the use of heteropoly compound additives allows an increase in the temperature of polybismaleimide radical polymerization by 20–60 deg in comparison with the value for the initial olygomer. TG data showed that in the presence of certain amounts of the inhibitor the polymer thermoresistance does not decrease. The range of effective concentration of the inhibitor is 1–5 wt.%.

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Zusammenfassung Nach DTA und DSC-Befunden kann die Anwendung von Zusätzen von Heteropolyverbindungen die Polymerisationstemperatur um 20–60° erhöhen. Nach TG-Ergebnissen nimmt die Wärmebeständigkeit des Polymers in Gegenwart kleiner Inhibitormengen nicht ab. Der Inhibitor wirkt in einer Konzentration von 1–5 Gew.%.

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, 20–60° . , . 1–5 .