Modelling of quantitative DTA equipment I. Electric analog approach

For an electric model, relationships have been established as a function of the DTA baseline shift, the intensity of the signal, the slope of the leading edge, the heating rate, the thermal resistance of the heating disc built into the DTA apparatus, the contact resistance between the disc and the sample holders, and the heat resistance between the two measuring sites. Some of the relationships obtained supported knowledge acquired earlier by other approaches, and some furnished new information. The limits of use of this simple model are indicated.

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Zusammenfassung Unter Anwendung eines elektrischen Modells wurden Zusammenhänge als Funktion der Verschiebung der Basislinie der DTA, der Signalintensität, der Steile der Leitkante, der Aufheizgeschwindigkeit, des Wärmewiderstandes der in das DTA-Gerät eingebauten Heizscheibe, des Kontaktwiderstandes, zwischen Scheibe und Probenbehälter und des Wärmewiderstandes zwischen den beiden Meßstellen ermittelt. Ein Teil der erhaltenen Zusammenhänge bestätigte von anderen Annäherungen her bereits vorliegende Kenntnisse, ein anderer Teil lieferte neue Informationen. Auf die Grenzen und der Nutzen dieses einfachen Modells wurden hingewiesen.

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Résumé A l'aide d'un modèle électrique, on a établi des relations décrivant l'influence de la dérive de la ligne de base ATD, de l'intensité du signal, de la pente du bord du pic, de la vitesse de chauffage, de la résistance thermique du disque de chauffage incorporé dans l'appareil ATD, de la résistance de contact entre le disque et les porte-échantillons et enfin, de la résistance thermique entre les deux points de mesure. Une partie des relations obtenues confirme les connaissances déjà acquises par d'autres approches, l'autre partie fournit des renseignements nouveaux. Les limites d'utilisation de ce modèle simple sont indiquées.

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, , , , , , , . , — . .

     

Effect of electronic interaction between metal and support: How the nature of Ru/Al2O3 is modified

It is a well known fact that when supported on different supports, a transition metal may show different catalytic behavior. In some cases it is claimed that the differences in the acidity of supports are due to this phenomenon. In this work, by adding increasing amounts of MgO to Al₂O₃, the number of acid sites and hence the acidity of Al₂O₃ were monotonically decreased. The behavior of Ru supported on these mixed supports was investigated with IR, and it is concluded that the interaction between metal and acid sites on the surface is the most important factor for the changing properties.

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, , . . Al₂O₃ MgO Al₂O₃. Ru -, , -.

     

On the calculation of activation energies using a modified Kissinger method

Augis and Bennett (J. Thermal Anal. 13 (1978) 283.) [6] recently proposed a modified Kissinger method for determining the activation energy of a transformation. It is shown that the proposed method was, in fact, based upon a modification to the equation for the rate of reaction under non-isothermal conditions. The apparent discrepancy between the proposed method and the original Kissinger method is therefore resolved. The modified rate equation appears to have, at best, only a limited application. However, if the equation should be appropriate for a particular transformation, it is demonstrated that Augis and Bennett's method would be the correct method for determining the activation energy.

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Zusammenfassung Von Augis und Bennett (J. Thermal Anal.13, (1978) 283) wurde eine modifizierte Kissinger-Methode zur Bestimmung der Aktivierungsenergie einer Umwandlung vorgeschlagen. Es wird gezeigt, dass die vorgeschlagene Methode tatsächlich in einer Modifizierung der Gleichung für die Reaktionsgeschwindigkeit unter nicht-isothermen Bedingungen ihren Ursprung hat. Die scheinbare Diskrepanz zwischen der vorgeschlagenen Methode und der ursprünglichen Kissinger-Methode wird dadurch behoben. Die modifizierte Geschwindigkeitsgleichung hat bestenfalls nur eine begrenzte Anwendung. Jedoch, bei Eignung dieser Gleichung für eine bestimmte Umwandlung zeigt sich, dass die Methode von Augis und Bennett die richtige Methode zur Bestimmung der Aktivierungsenergie sein kann.

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(J. Thermal Anal. 13 (1978) 283.) - . , , , . , . , , , . , , .

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The author is indebted to the Senate of the University of Queensland for the award of a University Research Fellowship; and to Professor R. R. Stephens for providing laboratory facilities.     

Magnetic susceptibility measurement with a Dupont's thermogravimetric analyser

The adaptation of a Du Pont Thermogravimetric Analyser for the measurement of magnetic susceptibility as a function of temperature in the range – 80 °C to 300 °C is described.

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Zusammenfassung Die Adaptation des Du Pont's Thermogravimetric Analyzer zur Messung der magnetischen Suszeptibilität in Abhängigkeit von der Temperatur im Bereich von – 80° bis 300 °C wird mitgeteilt.

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–80°–300 °.

     

Thermal research of montmorillonite synthetized from the oxides SiO2-Al2O3-MgO-CaO

The thermal behaviour of synthetic montmorillonite of relatively simple chemical composition has been studied and interpreted. Montmorillonite was prepared by hydrothermal synthesis at 300° and 8.8 MPa during 165 hours. With the methods of DTA, DTG, TG, X-ray diffraction analysis, infrared spectroscopy and electron microscopy it was proved that the synthetic montmorillonite is a monomineral sample and no differences from natural montmorillonite were observed.

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Zusammenfassung Das thermische Verhalten synthetischer Montmorillonite verhältnismässig einfacher chemischer Zusammensetzung wurde untersucht und gedeutet. Montmorillonit wurde durch hydrothermische Synthese bei 300°C und 8.8 MPa in 165 Stunden hergestellt. Durch die Methoden der DTA, DTG, TG, Röntgendiffraktionsanalyse, Infrarotspektroskopie und Elektronenmikroskopie wurde erwiesen, daß synthetische Montmorillonit eine monominerale Probe ist und keine Abweichungen von natürlichem Montmorillonit beobachtet werden konnten.

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. 165 300° 8.8 . , , , , , .

     

Dependence of the catalytic properties of cobalt molybdate in propylene oxidation on the surface reduction and oxygen bond energy

The dependences of the tate of partial propylene oxidation and of oxygen bond energy on the degree of cobalt molybdate reduction has been investigated by pulse and caloremetric methods. It has been found that upon reduction, the selectivity to acrolein and the oxygen bond energy increase. The steady state under the conditions examined is characterized by 22% surface reduction and the presence of uniform oxygen with a bond energy of about 85 kcal/mol.

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. , . 22% 85 /.

     

Effect of rhenium and chlorine on catalytic activity of L-zeolite Pt-catalysts

Interaction of components of L-zeolite Pt-Re catalyst and their effect on the dehydrocyclization of n-hexane has been examined.

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- L n -.

     

Formation of hexagonal MoO3 upon the decomposition of silica-supported ammonium paramolybdate

Upon the decomposition of silica-supported ammonium paramolybdate, hexagonal MoO₃ is formed at 300–350 °C. Irreversible transformation of hexagonal to rhombic MoO₃ is observed with increasing calcination temperature. The hexagonal MoO₃ structure is probably stabilized by the insertion of ammonium and silicon ions into the lattice of molybdenum trioxide.

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, , 300–359 °C . MoO₃ . MoO₃, , MoO₃.

     

Study of structural transformations of equiatomic compounds of rare earth metals with copper

Electrical resistivity, magnetic susceptibility, X-ray diffraction and differential thermal analysis have been performed over a wide temperature range on binary compounds RCu. Melting points or decomposition temperatures for RCu (R=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb and Dy) phases and a number of FeB-CsCl structural transitions are reported, and heats and entropies of transformation are evaluated. Large hysteresis effects are observed for the structural transformations at different temperatures.In LaCu and CeCu no structural transformation was detected, while TbCu and DyCu failed to reveal any high-temperature thermal effect of transformation. In EuCu a nonreproducible thermal effect was evidenced after thermal cycling.

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Zusammenfassung Messungen der elektrischen Leitfähigkeit und der magnetischen Susceptibilität sowie röntgendiffraktometrische und differentialthermoanalytische Untersuchungen von binären Verbindungen des Typs RCu wurden in einem weiten Temperaturbereich ausgeführt. Schmelzpunkte bzw. Zersetzungstemperaturen von RCu-Phasen (R=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb und Dy) und eine anzahl von Phasenübergängen im System FeB-CsCl sind zusammen mit den bestimmten Entropiewerten der Phasenübergänge angegeben. Die Temperaturabhängigkeit der Phasenübergänge weist eine ausgeprägte Hysterese auf. In den Systemen LaCu und CeCu konnten keine Phasenübergänge festgestellt werden, während sich bei TbCu und DyCu kein auf einen Phsenübergang hinweisender thermischer Effekt im Hochtemperaturbereich zeigt. Bei EuCu wurde ein nicht-reproduzierbarer thermischer Effekt nach einem thermischen Kreisprozeß nachgewiesen.

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, , RCu. RCu (=La, , Pr, Nd,Sm, Eu, Gd, Tb Dy) , FeB-CsCl, . . LaCu , TbCu DyCu - . EuCu .

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The authors are grateful to Prof. A. Iandelli for his interest and for helpful discussion.

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This work was supported by the Italian Consiglio Nazionale delle Ricerche.     

The kinetics of the thermal degradation of calcium carbonate

The decomposition of calcium carbonate fine powder in a flowing nitrogen atmosphere has been investigated by non-isothermal thermogravimetry at heating rates in the range, 10–50 deg min^–1. The analog percentage weight change record was digitized at 1 deg intervals. The resulting data, transformed into dimensionless extents of reaction and calculated rates of reaction, was then subjected to the Arrhenius, Friedman and Generalized Kissinger analyses, using a recently developed FORTRAN program system. The value ofn namely 0.39 ±0.04, resulting when the data is analyzed assuming an nth order reaction, strongly indicates that the most probable rate controlling step is a three-dimensional diffusion process (D4 mechanism), withE=172.4 kJ·mol^–1 andA=1.97·10⁴ K^–1·min^–1. Reasons for the wide disparity in previously reported kinetic data are discussed.

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Zusammenfassung Die Zersetzung von feinpulvrigem Calciumcarbonat im Stickstoffstrom wurde durch nicht-isotherme Thermogravimetrie bei Aufheizgeschwindigkeiten von 10–50 °C/min untersucht. Die analoge prozentuale Gewichtsverlustregistrierung wurde in Intervallen von einem Grad digitalisiert. Die erhaltenen, in solche eines dimensionslosen Reaktionsgradcs überführten Daten und berechnete Reaktionsgeschwindigkeiten wurden der Arrhenius-, der Friedmann- und einer verallgemeinerten Kissinger-Analyse unterzogen, wobei ein kürzlich aufgestelltes FORTRAN-Programm benutzt wurde. Der unter der Annahme einer Reaktion n-ter Ordnung fürn erhaltene Wert von 0.39 ±0.04 ist ein nachdrücklicher Hinweis darauf, daß der geschwindigkeitsbestimmende Schritt höchstwahrscheinlich ein dreidimensionaler Diffusionsprozeß (D4-Mechanismus) mitE=172.4 kJ·mol^–1 undA=1.97·10⁴ K^–1·min^–1 ist. Gründe für die weitreichende Verschiedenheit der bisher mitgeteilten kinetischen Daten werden diskutirt.

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10–50° . , , 1. , , , , , . n- , =0,39 ±0,04 , , e (4 ) E=172, 4 · ^–1 =1,97·10^{4 –1}·^–1. .

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To be presented at the 14th North American Thermal Analysis Society Conference, San Francisco, CA, September 15–18, 1985.     

Interaction of monochlorinated phenols with granular activated carbon

The validity of an empirical model to estimate the adsorption affinity of a solute from its acidity constant (pKa) was confirmed through study of the adsorption of monochlorinated phenols on granular activated carbon.Neglecting possible adsorbate fragmentation, simplified desorption kinetic data were obtained for the massive thermal release of the investigated solutes. The resulting non-isothermal kinetic parameters confirm that thermal cleaning of the adsorbent surface is a phase-boundary controlled process involving the interruption of physical interactions according to the calculated activation energy values.

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Zusammenfassung Die Gültigkeit eines empirischen Modells zur Abschätzung der Adsorptionsaffinität eines gelösten Stoffes auf Grund der Aciditätskonstante (pKa) wurde durch Untersuchung der Adsorption von monochlorierten Phenolen an granulierter Aktivkohle bestätigt. Unter Vernachlässigung einer möglichen Adsorbatfragmentierung wurden vereinfachte kinetische Daten für die thermische Desorption der untersuchten gelösten Stoffe erhalten. Die erhaltenen, nichtisothermen kinetischen Parameter zeigen, daß die thermische Säuberung der Adsorbentoberfläche ein phasengrenzflächenkontrollierter Prozeß ist, bei dem physikalische Wechselwirkungen entsprechend den berechneten Werten der Aktivierungsenergie aufgehoben werden.

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, K_a. , . , , , « », .

     

Testing thermal stabilities of base oils and their additives via high-temperature infrared spectroscopy

The thermal stabilities of base oils and their additives could be examined by employing an infrared spectroscopic technique. As the heat temperature was increased, changes in absorption were recorded at different wavelengths characteristic of the chemical groups. These changes were observed to occur slowly at first, but then turn to become more marked at specific temperatures. The magnitudes of these changes and temperatures were taken as indications of the thermal stabilities of the samples. The thermal stability was found to decrease in the following sequence: aromatics > naphthenes > hetero compounds > substituted aromatic rings > paraffins.

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Zusammenfassung Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der thermischen Stabilität von Ölen und deren Additiven bei Temperaturen bis zu 250 °C. Die angewandte Technik beruht auf der Verfolgung der bei verschiedenen Temperaturen eintretenden Veränderungen der Infrarotspektren der getesteten Proben. Die Probe wird in eine spezielle, auf unterschiedliche Temperaturen aufheizbare IR-Zelle eingefüllt. Die Zelle wird zunächst direkt auf 80 °C aufgeheizt, danach wird in Abständen von 10 °C je ein Spektrum aufgenommen, bis eine Temperatur von 250 °C erreicht ist. Die Referenzzelle wird ebenfalls mit der zu untersuchenden Probe gefüllt, jedoch nicht aufgeheizt. Bemerkenswerte und sich klar unterscheidende Veränderungen in der Intensität von einigen, charakteristischen Gruppen chemischer Verbindungen zuzuordnenden Banden wurden beobachtet. Diese Veränderungen gehen zunächst langsam vor sich, werden dann aber bei spezifischen Temperaturen sehr schnell. Das Ausmaß dieser Veränderungen und die spezifischen Temperaturen unterscheiden sich für die verschiedenen Gruppen chemischer Verbindungen. Die thermische Stabilität nimmt in der Reihenfolge Aromaten >Naphthene> Heteroverbindungen > substituierte Aromaten > Paraffine ab. Ein Antioxidant-Additiv des Zinkdialkyldithiophosphat-Typs wurde ebenfalls getestet und bewertet.

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250°. , . . 80°, 10° 250°. , . , , . , . , , . > > > > . , .

     

Catalytic desulfurization of ethanethiol over zinc-forms of NaX zeolites

Zinc exchanged zeolite X was found to catalyze effectively the dehydrosulfurization of ethanethiol. The catalytic activity correlated linearly with the degree of ion exchange and increased with the reaction temperature. The role of zinc cations in the reaction examined is discussed and suggestions concerning the reaction mechanism are put forward.

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X, Zn, . . .

     

Thermal properties of molten sulphur-oxyanionic salts

Lithium, sodium, potassium and ammonium bisulphate have been shown by detailed TG/DTA studies to have limited application as molten solvents. By contrast, the eutectic bisulphate systems, ammonium-potassium bisulphate and sodium-potassium bisulphate, appear to be excellent molten solvents in view of their low melting points, long liquid ranges and prolonged thermal stability at 200°. In contrast to previous studies, potassium pyrosulphate has been found to be an excellent molten solvent, provided rigorous preliminary drying procedures have been applied.

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Zusammenfassung An Hand eingehender TG/DTA-Untersuchungen wurde gezeigt, daß die Bisulfate von Lithium, Natrium, Kalium und Ammonium nur eine begrenzte Anwendung als geschmolzene Lösungsmittel finden können. Die eutektischen Bisulfat-Systeme Ammonium/ Kalium Bisulfat und Natrium/Kalium Bisulfat scheinen wegen ihrer niedrigen Schmelzpunkte, ihres weiten Flüssigkeitsbereichs und ihrer dauerhaften Thermostabilität bei 200° ausgezeichnete geschmolzene Lösungsmittel zu sein. Im Gegensatz zu früheren Untersuchungen erwies sich Kaliumpyrosulfat als ein ausgezeichnetes geschmolzenes Lösungsmittel, vorausgesetzt daß vorangehend strenge Trocknungsverfahren angewandt wurden.

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Résumé On montre par une étude TG/ATD approfondie que les hydrogénosulfates de lithium, de sodium, de potassium et d'ammonium n'ont qu'une application limitée en tant que solvants fondus. Les systèmes eutectiques des hydrogénosulfates ammonium/potassium et sodium/potassium paraissent, au contraire, être des solvants fondus excellents, en raison de leurs points de fusion bas, de leurs larges intervalles d'existence à l'état liquide et de leur stabilité thermique prolongée à 200°. Contrairement à des études antérieures, on a trouvé que le pyrosulfate de potassium est un solvant fondu excellent, à la condition d'appliquer un mode opératoire rigoureux lors du séchage préliminaire.

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/ , , , . , - - , 200°. , , , - .

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The authors would like to thank Dr. C. Barraclough and Mr. M. Beyer of the Physical Chemistry Department, Melbourne University, for assistance with the Raman spectra.     

Highly efficient photocatalytic electron transfer across the membranes of lipid vesicles mediated by tetramethyl pyridineporphinatozinc(II)

A system that provides the maximum known quantum yield (60±15%) of photocatalytic electron transfer across the membranes of lipid vesicles is discussed.

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, (60+15%) .

     

Catalytic properties of Ni/WS2 samples in thiophene hydrogenolysis

The interaction of diallylnickel with WS₂ produces catalysts whose activity is 10–50 times higher than that of the parent sulfide. The atomic catalytic activity referred to supported nickel is independent of the catalyst type and the sulfur removed in temperature programmed reduction.

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, WS₂ , 10–50 . , , .

     

Calculation of the rate of SO2 oxidation to SO3

Approximate equation to calculate the effectiveness factor of catalyst for SO₂ oxidation to SO₃ has been derived. Calculated data agree well with those predicted by a quasi-homogeneous model.

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. .

     

Kinetic and mechanistic studies on the oxidation of arginine and histidine by chloramine-T in hydrochloric acid medium

The oxidation of amino acids by chloramine-T (CAT) in HCl medium at 30°C indicates simultaneous catalysis by H⁺ and Cl^– ions in the HCl concentration range of 0.04–0.12 M. The reaction is first order with respect to concentrations [CAT], [H⁺] and [arginine], but zero order with respect to [histidine]. The rate depends also on Cl^– concentration following 0.7th order. At HCl concentrations >0.12 M, the rate equation is:w=k[CAT] [amino acid]^0.6 and is independent of the [Cl^–]. A suitable mechanism has been suggested.

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-T (CAT) HCl (30°C) H⁺, Cl^– [HCl]=0,04–0,12M. [CAT], [H⁺] [] []. [Cl^–]^0,7. [HCl]>0,12M =k · [CAT][]^0,6 [Cl^–]. .

     

Certified reference materials for thermal analysis

Eight inorganic substances recommended by ICTA as temperature standard reference materials for DTA and DSC were studied: KNO₃, KClO₄, Ag₂SO₄, K₂CrO₄, quartz, K₂SO₄, BaCO₃ and SrCO₃. The content of pure component in each of these substances was determined by classical chemical analysis. The temperatures and the heats of polymorphic transformations of these substances were measured with a Perkin-Elmer DSC-2 differential scanning calorimeter, and DTA studies were performed on a MOM 1500 D Q-derivatograph. The plot heat of transformation by DSCvs. DTA peak area is advanced as a calibration line for the approximate estimation of quantitative DTA effects. The substances studied will be certified as temperature standard reference materials for use in DTA and DSC.

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Zusammenfassung Acht von der ICTA als Temperaturstandard-Referenzmaterialien für DTA und DSC empfohlene und im Lande verfügbare Substanzen wurden untersucht: KNO₃,KClO₄, Ag₂SO₄, K₂Cr₂O₄, Quarz, K₂SO₄, BaCO₃ und SrCO₃. Der Gehalt der Substanzen an diesen Verbindungen wurde klassisch chemisch-analytisch bestimmt. Temperaturen und Enthalpien der polymorphen Umwandlungen wurden mit dem Gerät DSC 2 (Perkin-Elmer) bestimmt, DTA-Untersuchungen erfolgten mittels Derivatograph Q 1500 D (MOM). Eine Darstellung (Umwandlungsenthalpie aus DSC-Messung) über der DTA-peak-Flä-che wird als Eichgerade für die näherungsweise quantitative Bewertung der DTA-Effekte vorgeschlagen. Die genannten Substanzen sollen als Temperaturstandards für DTA und DSC geprüft werden.

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(-, -, , , , , ), . . -2 -, Q- 1500 . ( ) — . .