Quantum chemical study of the physical characteristics of the hydroxy groups of zeolites, III

The CNDO/2 method was applied to calculate the electronic structure of HY zeolite using cluster models Si₃AlO₁₂H ₈ ^– and Si₃AlO₁₂H₉. It has been shown that the probability of occurrence of H on a particular type of oxygen as well as the other physical characteristics of zeolite depend on both the type of oxygen and the position of the Al atom.

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/2 , Si₃AlO₁₂H₈ Si₃AlO₁₂H₉. , , , Al.

     

On the possibility of formation of Ti?Mo heteropolyacids on Ti?Mo catalysts

According to IR spectroscopic studies, a Ti–Mo heteropolyacid is formed on the surface of Ti–Mo catalysts prepared from ammonium paramolybdate and TiO₂.

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- , Ti–Mo TiO₂ Ti–Mo .

     

Kinetic analysis of isothermal,non-isothermal and catalysed thermal decomposition of malonic acid

A comparative study of the isothermal and non-isothermal decompositions of malonic acid has been carried out using the gasometric technique at atmospheric pressure. Under isothermal conditions, the results indicate two different mechanisms. At lower operating temperatures the decomposition process is governed by first-order kinetics, while at higher temperatures it is controlled by the random nucleation Erofeev equation. Analysis of the non-isothermal TG curves proved the advantageous use of this technique. It provides quick and valid information about the thermal decomposition kinetics of malonic acid, both in the pure state and when catalysed by solid 12-molybdophosphoric acid and its bismuth salts. Via the applicability of a non-isothermal kinetic equation, it was demonstrated that the factor causing the enhancement effect of these catalysts is mainly electronic in nature.

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Zusammenfassung Mittels Gasometertechnik bei atmosphärischem Druck wurde eine vergleichende Betrachtung der isothermen und nichtisothermen Zersetzung von Malonsäure durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen unter isothermen Bedingungen zwei verschiedene Mechanismen. Während die Zersetzungsprozesse bei niedrigeren Temperaturen durch eine Reaktionskinetik erster Ordnung bestimmt werden, findet bei höheren Temperaturen die Randomkeimbildungsgleichung von Erofeev Anwendung. Diese Technik konnte bei der Auswertung der nichtisothermen TG-Kurven vorteilhaft angewendet werden. Sie liefert schnelle und stichhaltige Informationen über die thermische Zersetzungkinetik von Malonsäure sowohl rein als auch in Gegenwart eines Katalysators, der in Form von 12-Molybdatophosphorsäure oder deren Bismutsalzen als Feststoffkatalysator beigemischt wird. Auf der Basis der Anwendbarkeit der nichtisothermen Kinetikgleichung konnte gezeigt werden, daß der Verstärkungseffekt dieser Katalysatoren hauptsächlich auf Faktoren elektronischer Natur zurückgeführt werden kann.

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. , , . , . . , , , 12- . , , .

     

Parametric sensitivity of complex temperature-programmed desorption,reaction and reduction

Through simulation of the temperature-programmed desorption, reaction and reduction in a system of parallel reactions. it is shown that the experimental conditions influence the simultaneous or consecutive occurrence of the individual reactions of the system. Adjustment of the concentration of a gaseous reaction component or optimization of the temperature program results in a shift to the desired consecutive occurrence of the reactions. Therefore, a better resolution of the individual reactions can be achieved through a judicious choice of the experimental conditions of the temperature-programmed methods.

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Zusammenfassung Durch Simulierung temperaturprogrammierter Desqrption, Reaktion und Reduzierung in einem System von Parallelreaktionen konnte gezeigt werden, daß die experimentellen Bedingungen die Simultanität bzw. Konsekutivität der Einzelreaktionen des Systems beeinflussen. Durch eine Einstellung der Konzentration der gasförmigen Reaktionsprodukte oder durch Optimalisierung des Temperaturprogrammes kann eine gewünschte Folge der Einzelreaktionen erreicht werden. Somit kann durch eine geschickte Wahl der experimentellen Bedingungen bei temperaturprogrammierten Verfahren eine bessere Separierung der Einzelreaktionen erreicht werden.

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- , , , . . , - .

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Thermal analysis of the direct nitridation of silicon to Si3N4

The coefficients of the virial expansion of the excess enthalpies of ternary aqueous solutions containing D-glucose and an alcohol (ethanol,n-propanol,n-butanol andtert-butanol) were determined at 25 °C. The trend of the cross coefficients versus the self coefficients of the alcohols exhibits a maximum in accordance with the system containingtert-butanol. This behaviour is similar to that found for the interaction of the same alcohols with any other hydrophilic solute examined up to now. The results are interpreted in terms of a prevailing release of water from the structured cospheres of the alcohols.

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Zusammenfassung Die Koeffizienten der Virialentwicklung der Überschußenthalpien von ternären, D-Glucose und einen Alkohol (Ethanol,n-Propanol,n-Butanol,tert-Butanol) enthaltenden wässrigen Lösungen wurden bei 25 °C bestimmt. Bei dem tert-Butanol enthaltenden System wird ein Maximum erhalten, wenn die Koeffizienten der Wechselwirkung zwischen verschiedenartigen Molekülen gegen die Wechselwirkung zwischen den Alkoholmolekülen aufgetragen werden. Dieses Verhalten ist identisch mit dem, das für die Wechselwirkung der gleichen Alkohole mit anderen bis jetzt untersuchten hydrophilen gelösten Stoffen gefunden wurde. Die Ergebnisse werden interpretiert, indem ein bevorzugter Austritt von Wasser aus der strukturierten Koordinationssphäre des Alkohols angenommen wird.

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25° , - (, - , -). . - . .

     

Thermal decompositions of Y,La and lanthanide 3-hydroxybenzoates in air and nitrogen atmospheres

When heated, the 3-hydroxybenzoates of Y, Sm and Eu(III) decompose in two steps. The hydrates first lose crystallization water and the anhydrous complexes are then transformed to oxides in air, and to mixtures of oxide and C in nitrogen atmosphere. When heated in air, the pentahydrates of La, Pr and Nd are dehydrated in two stages and the anhydrous complexes are then transformed to oxides; when heated in nitrogen, they are dehydrated in one step and then decomposed to mixtures of oxides and C.

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Zusammenfassung Die 3-Hydroxybenzoate von Y, Sm und Eu(III) zersetzen sich beim Erhitzen in zwei Schritten. Die Hydrate verlieren zunächst Kristallwasser und die wasserfreien Komplexe werden in Luft in die Oxide und in Stickstoffatmosphäre in ein Gemisch des betreffenden Oxids und Kohlenstoff überführt. Beim Erhitzen in Luft werden die Pentahydrate von La, Pr und Nd in zwei Schritten dehydratisiert und die wasserfreien Komplexe in die Oxide überführt; beim Erhitzen in Stickstoff erfolgt dagegen die Dehydratisierung in nur einem Schritt und Endprodukt der Zersetzung ist ein Gemisch von Kohlenstoff und dem entsprechenden Oxid.

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3- , . , — . , . , .

     

Thermal decompositions of complexes of metal ions with riboflavin

Two kinds of complexes of riboflavin with Zn(II), Co(II), Cu(II), Fe(III), Mg(II) and Ca(II) were synthesized, having metal: ligand molar ratios of 11 and 21. When heated, these complexes first lose water. Their thermal degradation in static air atmosphere starts at temperatures higher than, equal to, or lower than that observed for free riboflavin degradation. The rates and stages of pyrolysis were related to the structures of the complexes.

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Zusammenfassung Es wurden zwei verschiedenartige Komplexe von Riboflavin mit Zn(II), Co(II), Cu(II), Fe(III), Mg(II) und Ca(II) mit einem molaren Metall-Ligandenverhältnis von 11 und 21 dargestellt. Beim Erhitzen geben diese Komplexe zuerst Wasser ab. Ihre thermische Zersetzung beginnt in unbewegter Luftathmosphäre bei einer Temperatur, die entweder mit der für die Zersetzung freien Riboflavins übereinstimmt, größer oder kleiner als diese ist. Die Abschnitte und Geschwindigkeit der Pyrolyse werden mittels der Struktur der Komplexe erläutert.

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, , , : 11 21. . , . .

     

Analyse thermique differentielle et cinetique de reaction

Résumé Dans cette seconde partie, en désignant par la vitesse de chauffe supposée constante et(t) un paramètre dépendant du tempst, caractérisant le degré d'évolution de la transformation considérée, on établit les équations des courbes de température différentielleT== f [, (t)] dans le cas des transformations de phase (fusion, solidification) des transformations allotropiques et dans le cas des réactions de dismutation sans variation de masse. On montre également comment les relations obtenues sont modifiées lorsque l'on considère les réactions avec ou sans variation de masse, inverses de celles déjà étudiées. Enfin, on établit théoriquement les propriétés de la dérivée d/dt T, propriétés dont une est mise à profit dans certaines études de cinétique hétérogène faites à partir des courbes d'analyse thermique différentielle.

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Equations are given for describing the differential temperature curves of phase transformation (fusion and solidification) and allotropic transformations, as well as of dismutation reactions proceeding without any change in weight. It is shown how the obtained relationships are modified according to whether the reaction proceeds with or without weight change. Finally, the properties of the derivative d/dt gDT are established theoretically that can be used to advantage in the investigation of heterogeneous kinetics on the basis of DTA curves.

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Zusammenfassung Die Gleichung der differentialthermoanalytischen KurveT == f[, (t)] für den Fall von Phasenumwandlungen (Schmelzen, Erstarren), von allotropen Umsetzungen und von ohne Gewichtsänderung verlaufenden Umwandlungsreaktionen wurden theoretisch abgeleitet, wobei die konstante Aufheizungsgeschwindigkeit,(t) ein zeitabhängiger, den Verlaufsgrad der Reaktion kennzeichnender Parameter ist. Es wurde gezeigt, wie sich die erhaltenen Beziehungen ändern, wenn die Reaktionen mit oder ohne Gewichtsänderung in entgegengesetzter Richtung verlaufen. Gewisse Eigenschaften der Derivierten d/dtT wurden theoretisch untersucht. Eine von ihnen läßt sich bei der Untersuchung der Kinetik von heterogenen Reaktionen durch die Differentialthermoanalyse verwenden.

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II , (, ) , T=f[,(t)], ,(t) — , , . , . d/dt T; .

     

Effect of bond energies of a catalyst with reacting atoms on the selectivity of CO hydrogenation over metals

In hydrogenation over metals (M)_j carbon monoxide is adsorbed as a molecule. C–O bond rupture in partially hydrogenated complex, MCHOH, leads to MO and MCH₂ and then to hydrocarbons, while transformation of MCHOH into MCH₂OH gives alcohols and other oxygen-containing compounds. Selectivity towards hydrocarbons increases with increasing energy of M–O bonds.

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(M) . C–O MCHOH MO MCH₂ — ; MCHOH MCH₂OH . M–O.

     

Specificity of states of Cu2+ ions in ZSM zeolites due to the cooperative Jahn-Teller effect

Crystalline silicate of ZSM zeolite structure was synthesized via hydrothermal crystallization at large contents of copper. ESR spectra of Cu²⁺ ions stabilized in this system are determined by the specific ordering due to the cooperative Jahn-Teller effect of Cu²⁺ ions with the d_x ²–y² ground state.

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423° ZSM . Cu(II), , - Cu²⁺ cdx²–y²— .

     

Distribution of components in the rare earth ammonia synthesis catalysts and effect of additives

The distribution of components in the HG-1 ammonia catalyst promoted by rare earth oxide (successfully developed by the authors) was analyzed by electron microprobe photography. The results enable us to explain the effect of additives upon the activity as well as the remarkably high lifetime of catalyst.

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HG-1, ( ) , . , .

     

Oxidation of CO on Ag-based composite oxides

Thermal stability of the oxidized state of silver was increased in the Cr, Mn, Fe and Co oxides. However, Ni and Cu oxides did not stabilize Ag, leading to its aggregation to form metallic Ag at 400°C. The Ag in the former group exhibited high catalytic activity in the oxidation of CO due to the formation of composite oxides with these transition metals.

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Cr, Mn, Fe Co. , Ni Cu Ag, 400°C. Ag CO, .

     

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 the formation of whewellite and weddelite by displacement reactions

The nucleation and crystallization of whewellite and weddelite during displacement reactions has been investigated by means of thermomicroscopy, thermogravimetry, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy. Gypsum cleavage plates were immersed at different temperatures in solutions of oxalic acid and alkali oxalates. The reaction product (whewellite and/or weddelite) formed on the gypsum crystal surface. Depending on the concentration of the solution and on the time and temperature, different degrees of reaction, which means varying amounts and crystal forms or Ca-oxalate were found. An evaluation of the growth rate was possible by means of thermogravimetry. Conditions for the preparation of pure weddelite by precipitation from solutions have been established.

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Zusammenfassung Keimbildung und Kristallisation von Whewellit und Weddelit bei Verdrängungsreaktionen wurden durch Thermomikroskopie, Thermogravimetrie, Röntgenbeugung und Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Gipsspaltplättchen wurden bei verschiedenen Temperaturen in Oxalsäure- und Natriumoxalatlösungen eingetaucht. Das Reaktionsprodukt (Whewellit oder Weddelit) bildete sich auf der Oberfläche des Gipskristalls. In Abhängigkeit von der Konzentration der Lösung, der Zeit und der Temperatur wurden verschiedene Umsetzungen, d. h. verschiedene Menge und Kristallformen von Calciumoxalat gefunden. Die Wachstumsgeschwindigkeit ließ sich aus thermogravimetrischen Messungen ermitteln. Die Bedingungen zur Herstellung reinen Weddelits durch Fällung aus der Lösung wurden ermittelt.

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

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We are grateful to Mr. R. Wessicken, Laboratorium für Festkörperphysik, ETH Zürich, Zürich-Hönggerberg, for taking the SEM-Photographs. Also, the kind help of Dr. A. Reller, Institute of Inorganic Chemisty, University of Zürich, for running the X-ray heating photographs is acknowledged.     

ESR studies of T3+ complexes formed in the catalytic system TiCl2(acac)1+Et2AlCl and their interaction with ethylene, carbon monoxide and pyridine

Coordination state of Ti³⁺ions formed in the homogeneous catalytic systems TiCl₂(acac)₂+Et₂AlCl, and its changes upon interaction with ethylene, carbon monoxide and pyridine have been studied by ESR.

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Ti³⁺, TiCl₂(acac)₂=Et₂AlCl, , .

     

Kinetics of partly diffusion controlled reactions, XVIII. The use of liquid state physics concepts for bimolecular quenching models in bidimensional space

Theory of diffusion controlled reaction kinetics is reinvestigated, by taking into account results of pseudobidimensional liquid physics (as in the case in membranes), and leads to important changes on the apparent rate constant of reaction.

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, - ( ). .

     

Hydrogenation of ethylene on gadolinium X, Y and L-type zeolites

It is shown that Gd-zeolites have a catalytic activity towards ethylene hydrogenation at 1 atm. This activity decreases with an increase in the SiO₂/Al₂O₃ ratio from 2.2 to 6.1 and 4.1, i.e. upon going from an X type zeolite to Y and L. For these types of zeolite the activity grows with an increase in Gd³⁺ content from 50 to 80%. Oxygen addition to the reaction mixture stabilizes the catalytic activity of zeolites.

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, qv 1 . , SiO₂/Al₂O₃ 2,2 6,1 4,1, .. X Y L. , 50 80%. .

     

Conversion of hydrocarbons on supported catalysts prepared via decomposition of surface complexes. Preparation and properties of (Ga+Pt)/SiO2 and (Ga+Pt)/Al2O3 catalysts

The addition of gallium is shown to increase Pt dispersity and its stability to deactivation in n-hexane dehydrocyclization, to decrease the rate of n-hexane hydrogenolysis and to increase the selectivity to benzene, apparently, due to the interaction of Pt clusters with surface Ga ions.

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, -, - . .

     

Vinylation of 5-membered heterocycles by ethylene in the presence of palladium(II)

The reaction between ethylene and 5-membered heterocyclic compounds (thiophene, furan, furfural) in solution in the presence of a palladium salt at 25–100°C and atmospheric pressure is found to give good yields of 2-vinyl derivatives of the heterocycles indicated.

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5- (, , ) 25–100° 2- .