A comparative study of the thermal stability of coordination compounds by thermoanalytical methods

The informative capacity of thermal analysis in the evaluation of the thermal stability of coordination compounds involving the evolution of volatile ligands is discussed. The temperature of decomposition under quasi-equilibrium conditions (Q-derivatograph, quasi-isobaric, quasi-isothermal operation) is suitable for characterizing the thermodynamic stability of compounds. The initial temperature of decomposition at linear heating indicates the reaching of a defined value of the rate constant (depending on the sensitivity of the sensing device of the instrument and on experimental conditions). The temperature sequence of increasing thermal stability may not coincide with the sequence of increasing activation energy values, since in the majority of cases it demands on the value of activation enthropy.

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Zusammenfassung Die informative Kapazität der Thermoanalyse bei der Bewertung der thermischen Stabilität von Koordinationsverbindungen in Thermolysevorgängen unter Entwicklung flüchtiger Liganden wird vorgestellt. Die Temperatur der Thermolyse unter Quasi-Gleichgewichtsbedingungen (Q-Derivatograph, quasi-isobare und quasi-isotherme Prozesse) eignet sich zur Charakterisierung der thermodynamischen Stabilität der Verbindungen. Die Temperatur des Beginns der Thermolyse bei linearem Aufheizen zeigt das Erreichen eines definierten Wertes der Geschwindigkeitskonstante an (in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des Fühlers des Gerätes und von den Versuchsbedingungen). Die Temperatursequenz der zunehmenden Thermostabilität stimmt nicht nötigerweise mit der Sequenz der zunehmenden Werte der Aktivierungsenergie überein, da erstere in den meisten Fällen von der Aktivierungsenthropie abhängt.

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Résumé L'aptitude de l'analyse thermique à servir de source de données pour l'évaluation de la stabilité thermique des composés de coordination lors des réactions de décomposition mettant en jeu l'élimination de ligands volatils est discutée. En conditions de quasi-équilibre (Derivatograph-Q, opérations quasi-isobares, quasi-isothermes) la température de la décomposition thermique peut Être utilisée pour caractériser la stabilité thermodynamique des composés. La température du début de la décomposition en chauffage linéaire indique l'obtention d'une valeur définie de la constante de vitesse (qui dépend de la sensibilité du dispositif détecteur de l'appareil et des conditions expérimentales). L'ordre de succession des températures définissant l'augmentation de la stabilité thermique peut ne pas coincider avec celui des valeurs de l'énergie d'activation, puisque dans la majorité des cas il dépend de la valeur de l'entropie d'activation.

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

     

Thermal reactions of inorganic hydroxy-compounds under applied electric fields

The effect of electric fields on the thermal dehydration of amorphous hydrated iron(III) oxide under oxidizing, inert and reducing atmospheres was studied by X-ray diffractometry. In oxidizing and inert atmospheres, the transformation to-Fe₂O₃ was enhanced by electric fields, especially at the negative electrode. The crystallite size of the product was also greatest at the negative electrode. Both results are explained in terms of the migration of protons to the negative electrode, where they subsequently form water which acts as a nucleating agent for the crystalline phase. In reducing atmospheres the formation of Fe₃O₄ and FeO at the expense of Fe₂O₃ is facilitated by electric fields, particularly at the negative electrode. Possible reaction mechanisms are considered, and the role of protons in stabilizing defect-spinel intermediates and products is discussed.

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Zusammenfassung Der Einfluß eines elektrischen Feldes auf die thermische Dehydratisierung des amorphen hydratisierten Eisen(III)oxids in oxidierenden, inerten und reduzierenden Atmosphären wurde durch Röntgendiffraktometrie untersucht. In oxidierenden und inerten Atmosphären wurde die Umwandlung zu -Fe₂O₃ durch elektrische Felder gefördert, besonders an der negativen Elektrode. Die Form der Kristallite des Produkts war ebenfalls an der negativen Elektrode am größten. Beide Ergebnisse werden durch die Proteinwanderung zur negativen Elektrode erklärt, wo diese Wasser bilden, das für die kristalline Phase als Keimbildner fungiert. In reduzierenden Atmosphären wird die Bildung von Fe₃O₄ und FeO auf Kosten von Fe₂O₃ durch elektrische Felder besonders an der negativen Elektrode erleichtert. Mögliche Reaktionsmechanismen werden erörtert und die Rolle der Protonen bei der Stabilisierung defekt-spineller Zwischenstufen und Produkte besprochen.

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Résumé L'effet d'un champ électrique sur la déshydratation thermique de l'oxyde de fer(III) hydraté amorphe a été étudié par diffractométrie des rayons X, dans des atmosphères oxydante, inerte et réductrice. En atmosphères oxydante et inerte, le champ électrique facilite la transformation en -Fe₂O₃, en particulier à l'électrode négative. La taille des cristaux formés est également plus élevée à l'électrode négative où il se forme de l'eau qui agit comme agent de nucléation de la phase cristalline. En atmosphère réductrice, le champ électrique facilite la formation de Fe₃O₄ et FeO, aux dépens de Fe₂O₃, en particulier à l'électrode négative. On considère les mécanismes de réaction possibles et on discute le rôle des protons sur la stabilisation des produits et des intermédiaires défauts-spinelles.

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- (III) , . -Fe₂O₃ , , . , , . Fe₃O₄ FeO Fe₂O₃ . , .

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The author is indebted to P. J. Melling for assistance with the measurements in H₂/N₂ atmospheres.     

Contribution to the study of the esterification mechanism in the gas phase of substituted benzoic acids on AlPO4

An A_AC2 type mechanism is proposed for the esterification of several substituted benzoic acids on AlPO₄ in the gas phase. The rate-controlling step is the surface reaction between an adsorbed molecule of acid and an unadsorbed molecule of ethanol. The K_A and constants, and the apparent E_a are determined.

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2 AlPO₄ . , , . - , .

     

A further study of the substrate specificity in the reduction of 20-oxosteroids with a culture ofActinomyces roseochromogenus

Conclusions A culture ofActinomyces roseochromogenus ATCC 3347 reduces 17-hydroxy- and 16, 17-epoxy-20-oxopregnenes to the corresponding 20-alcohols, but is incapable of reducing 17-acetoxy-, 17-methyl-, and 16-methylprogesterones or 17-unsubstituted 20-oxopregnenes. The results obtained show that the presence of the side chain in a conformation favorable for the formation of 20-alcohols in the reduction of 20-oxosteroids with complex metal hydrides is in itself insufficient for the reduction of the 20-oxosteroids by a culture ofActinomyces roseochromogenus, which also reduces the 20-oxo group of 17-pregnenes.Khimiya Prirodnykh Soedinenii, Vol. 6, No. 1, pp. 38–47, 1970     

Solvent effects on reaction rates in a catalytic slurry reactor

By carrying out static adsorption measurements, it is shown that absolute values of adsorption strength parameters required in an earlier Langmuir type model for liquid phase catalytic hydrogenation in the presence of an adsorbing solvent can be obtained. These can be used to predict the relationship between reaction rate and reactant concentration in the solvent.

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, , , . Qj .

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Discrimination of the kinetic model of overlapping solid-state reactions from non-isothermal data

A method has been developed that allows the deconvolution of up to 15 overlapping solidstate reactions without previous assumptions. Both the kinetic parameters and the reaction mechanisms fitted by the unit reactions can be determined from a series of non-isothermal experiments carried out at different heating rates.

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Zusammenfassung Es wurde eine methode zur Dekonvolution von bis zu 15 einander überlappenden Festphasenreaktionen entwickelt, die keinerlei vorherige Annahmen notwendig macht. Mittels einer Reihe nichtisothermer Experimente mit unterschiedlichen Aufheizgeschwindigkeiten können sowohl die kinetischen Parameter als auch der Reaktionsmechanismus der Teilreaktionen bestimmt werden.

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, 15. .

     

Comparative study of single-crystal dehydration of LiCOOH.H2O and Li2SO4·H2O

The kinetics of isothermal dehydration of two crystal hydrates with equivalent water molecule sublattices (LiCOOH.H₂O and LiSO₄.H₂O) was investigated in vacuum with a quartz crystal microbalance, and the dynamics of structural reorganization of the substances was studied by the synchrotron radiation method. Differences were found both in the nucleation stage and in the stage of reaction interface advance. The results indicate that the kinetic behaviour of isothermal decomposition of solids is determined by the structural reorganization of a metastable intermediate.

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Zusammenfassung Die Kinetik der isothermen Entwässerung zweier Kristallhydrate mit gleichartigen Teilgittern der Wassermoleküle wurde untersucht mittels isothermer TG im Vakuum und Synchrotron-Röntgenbeugung. Unterschiede zwischen beiden Materialien werden sowohl in der Keimbildungswie- wei in der Ausbreitungsphase gefunden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kinetik der isothermen Zersetzung fester Stoffe durch die strukturelle Reorganisation eines metastabilen Zwischenprodukts bestimmt wird.

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HCOOLi.H₂O Li₂SO₄.H₂O . , — . , . , .

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The authors would like to thank N. Kosova for experimental assistance.     

Effect of pretreatment in benzene hydrogenation on Pt/nylon catalyst

Benzene hydrogenation on Pt/nylon catalyst produced cyclohexene and cyclohexane, in contrast to Pt/SiO₂ on which only cyclohexane was detected. Higher selectivity to cyclohexene was found at higher temperature and after air pretreatment. It is suggested that an oxidized platinum species is responsible for cyclohexene formation.

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Pt/ , Pt/SiO₂, . . , .

     

Structure and molecular dynamics of solid-state inclusion complexes of cyclodextrin and permethylated cyclodextrin with benzaldehyde studied by high-resolution CP/MAS13C NMR

The structure and molecular dynamics of the benzaldehyde inclusion-complexes with -and-cyclodextrins and permethylated -cyclodextrin in the solid state have been studied by high-resolution cross-polarization/magic angle sample-spinning¹³C NMR spectroscopy. It is shown that the guest benzaldehyde molecule undergoes motion in the host cyclodextrin cavity and the rate of motion depend on the cavity size. In the -cyclodextrin complex, compared to -and permethylated -cyclodextrin complexes, the benzaldehyde motion is severely restricted, but under high-vacuum benzaldehyde is released more easily from the cavity.     

Kinetics of oxidation of vanadium(III) by hydroxylamine in acid medium

The kinetics of oxidation of vanadium(III) by hydroxylamine have been investigated at high acidities in the temperature range 25–30 °C. Rates decreased with increasing acidity of the medium. Both NH₂OH and NH₃OH⁺ are capable of oxidizing V(III) in parallel reactions, the order being unity each in oxidant and reductant.

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(III) 25–30 °C. . NH₂OH NH₃OH⁺ V(III) , , .

     

Reactivity of coordinated O2? towards. One-electron oxidants

Ion-radical complexes Ti(IV) (O ₂ ^– ) are unreactive towards most oxidants except Ce(IV) and Cr₂O ₇ ^2– . The one-electron redox potential for the O_{2 coord.}/O _{2 coord.} ^– couple lies between 1 and 1.6 V.

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- O ₂ ^– Ti(IV) , Ce(IV) Cr₂ O ₇ ^2– . - O_{2 .}/O ₂ ^– . 1 1,6 .

     

Surface reorganization of carbon supported cobalt catalysts during CO chemisorption

Different monometallic catalysts containing Fe, Co or Ni and a Fe–Co bimetallic catalyst have been prepared by impregnation of an activated carbon. The formation of subcarbonyl species during CO adsorption, as detected by the slow adsorption rate, was observed. From the CO adsorption isotherms, the possibility of a surface reorganization in the Co catalysts induced by the interaction with CO is deduced.

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, Fe, Co Ni Fe–Co . CO . Co , CO.

     

Thermoanalytical studies of substances liberating aggressive gases

A modification to the derivatograph has been designed that allows thermoanalytical investigations of chemical compounds, including sulphides and acids, that evolve aggressive gases such as CO, SO₂, S, etc. during warming. Application of this modification is exemplified by studies on the thermal dehydrogenation of titanium hydride (TiH_1.85) and on the interaction of rhenium disulphide (ReS₂) with concentrated sulphuric acid.

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Zusammenfassung Es wird über die Modifizierung eines Derivatografen berichtet, die die Thermoanalyse von Stoffen ermöglicht, die wie z. B. Sulfide oder Säuren beim Erhitzen aggressive Gase wie z. B. CO, SO₂, S usw. freisetzen. Als Beispiel für die Anwendung dieser Modifizierung dienten Untersuchungen der thermischen Dehydrogenierung von Titanhydrid (TiH_1.85) und des Einwirkens von konzentrierter Schwefelsäure auf Rheniumsulfid (ReS₂).

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, , , , , SO₂, S . . 2- , - (³_1,85) (ReS₂) (H₂SO₄).

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Presented as a poster at ESTAC-4, Jena, GDR, 1987.     

Spectroscopic studies of the state of Cu2+ ions in Cu?Zn?Al oxide catalysts

ESR and electronic spectroscopy have reveled that in low-temperature ZnO the copper ions form Cu–O–Cu type cluster structures with highly covalent bonds and strong exchange interaction between the ions. The nearer environment of the Cu²⁺ ions is an octahedron with distortion towards square planar coordination.

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, ZnO Cu–O–Cu . Cu²⁺- , .

     

High temperature thermal decomposition of propane

The thermal decomposition of propane has been studied by pulse chromatographic method within the temperature range of 975–1083 K. The kinetic parameters of the reaction have been determined.

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- 975–1083 . .

     

Studies of immobilized V?P/SiO2 catalysts

It has been revealed by the ESR method that complexes of O ₂ ^– with palladium compounds are formed during the interaction of H₂O₂ with palladium acetate in various solutions.

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H₂O₂ O ₂ ^– .

     

Influence of sodium salt addition on the morphological and catalytic properties (ethane hydrogenolysis) of aluminasupported cobalt

NaNO₃ addition to Co/Al₂O₃ results in an increase in the reducibility, in a smaller dispersity of the metal and in a decrease in the ethane hydrogenolysis rate due to a decorative effect.

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NaNO₃ Co/Al₂O₃ ,

     

Performance of a cobalt oxide catalyst in the oxidation of NH3 to NO

The cause for a fall in the conversion of NH₃ to NO within 73 hours from 97% to 78% with a cobalt oxide catalyst was investigated. Results show that sintering, change in valence and cation distribution in Co₃O₄ contribute to the decrease in activity. Incorporation of ThO₂ and K₂O improves the performance of the catalyst.

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NH₃ NO 73 97% 78%. , , Co₃O₄. ThO₂ K₂O NH₃ NO.

     

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.

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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.

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, . . — 10^–4 M . — N^o3. , . , , .

     

Effect of heating rate on activation energies derived by a dynamic kinetic method

Alkaline fading of bromophenol blue was chosen for the investigation of the effect of heating rate on the activation energies derived from the dynamic kinetic method. Freeman and Carroll's treatment was adopted to compute the activation energies from experimental data taken with three heating rates: namely 1°, 0.5° and 0.25°/min. It was found that the activation energy increases as the heating rate decreases. This is attributed to the non-equilibrium conditions. By extrapolating to zero heating rate, the activation energy obtained is comparable to that obtained via classical isothermal kinetics.

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Zusammenfassung Die in alkalischem Medium erfolgende Entfärbung von Bromphenolblau wurde zum Studium des Einflusses der Aufheizgeschwindigkeit auf die nach der dynamischen kinetischen Methode erhaltenen Aktivierungsenergien herangezogen. Das Verfahren von Freeman und Carroll wurde zur Berechnung der Aktivierungsenergien aus Versuchsdaten, welche bei drei Aufheizgeschwindigkeiten, nämlich 1°, 0.5° und 0.25°/min erhalten worden waren, verwendet. Es wurde festgestellt, daß die Aktivierungsenergie mit abnehmender Aufheizgeschwindigkeit zunimmt. Der Grund hierfür wird den Nicht-Gleichgewichtsbedingungen zugeschrieben. Wird auf Aufheizgeschwindigkeit=0 extrapoliert, so ist die erhaltene Aktivierungsenergie mit der nach klassischer isothermer Kinetik erhaltenen vergleichbar.

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Résumé On a choisi la décoloration du bleu de bromophénol en milieu alcalin pour étudier l'influence de la vitesse de chauffage sur l'énergie d'activation calculée à partir des données fournies par une méthode d'étude cinétique dynamique. On a adopté la méthode de Freeman et Carroll pour calculer les énergies d'activation à partir des données expérimentales obtenues avec trois vitesses de chauffage, à savoir 1°, 0.5° et 0.25°/min. On montre que l'énergie d'activation augmente quand la vitesse de chauffage diminue. On attribue ce phénomène aux conditions de non-équilibre. En extrapolant pour une vitesse de chauffage nulle, on obtient une énergie d'activation comparable à celle calculée par la méthode classique en cinétique isotherme.

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, . , (1°, 0,5°, 0,25°/) . , .