Journal of thermal analysis

, Volume 35, Issue 5, pp 1413–1421 | Cite as

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

  • A. M. El-Awad
  • R. M. Mahfouz
Article
Received:
Revised:

Abstract

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.

Keywords

Thermal Decomposition Bismuth Malonic Acid Decomposition Kinetic Lower Operating Temperature 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

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.

Резюме

С помощью газометрии при атмосферном давл ении проведено сравнител ьное изучение изотермиче ского и неизотермиче ского разложения малоново й кислоты. Результаты, полученные в изотерм ическом режиме, показ али два различных механизма. При более низких температурах процес с разложения описыва ется кинетическим урвнен ием первого порядка, т огда как при более высоких температурах он конт ролируется произвольным образо ванием центров кристаллизации согл асно уравнению Ерофе ева. Анализ неизотермических кр ивых ТГ показал преимущество данног о метода. Этот метод да ет быструю и точную информацию о к инетике термического разлож ения малоновой кисло ты, как чистой, так и в присутс твии таких твердых катализаторов, как см есь 12-молибденофосфор ной кислоты и ее висмутовых солей. Исходя из применимости неизот ермического кинетич еского уравнения, было показ ано, что усиливающее влияние этих катализ аторов носит электро нный характер.

This is a preview of subscription content, log in to check access.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    M. Criado and J. Morales, Thermochim. Acta, 19 (1977) 305.Google Scholar
  2. 2.
    J. Šesták, Thermochim. Acta, 3 (1971) 1.Google Scholar
  3. 3.
    H. Juntgen and K. H. van Heek, Fortschr. d. Chem. Forsch., 13 (1970) 601.Google Scholar
  4. 4.
    V. Šatava, Thermal Analysis, Proc. 3rd ICTA Davos 1971 (Ed. by H. G. Wiedmann), Birkhauser Verlag, Basel 2, 1972, Vol. 2, p. 373 (a) and J. Šesták, Vol. 2, p. 3. (b).Google Scholar
  5. 5.
    C. E. H. Bawn Chemistry of the Solid State (ed. W. E. Garner), Butterworth, London 1955, p. 262.Google Scholar
  6. 6.
    A. M. El-Awad and K. M. Abd El-Salaam, Croatica. Chem. Acta, 60 (1987) 677.Google Scholar
  7. 7.
    J. Deren, J. Haber, A. Podgoreck and J. Burzyk, J. Catal., 2 (1963) 161.Google Scholar
  8. 8.
    A. M. El-Awad, A. A. Said and K. M. Abd El-Salaam, Thermochim. Acta, 126 (1988) 17.Google Scholar
  9. 9.
    El.-H. M. Diefallah, S. N. Basahl and A. Y. Obaid, J. Radioanal. Nucl. Chem., 109 (1987) 177.Google Scholar
  10. 10.
    J. Györe and M. Ecet, J. Thermal Anal., 2 (1970) 397.Google Scholar
  11. 11.
    J. Simon, E. Buzagh-Gere and S. Gál, Thermal Analysis, Proc. 3rd ICTA Davos 1971 (Ed. by H. G. Wiedmann) Birkhauser Verlag, Basel 1972. Vol. 2, p. 393.Google Scholar
  12. 12.
    Gy. Pokol, G. Gál, J. Satalisz, L. Domokos and E. Pungor, Reactivity of solids (Ed. by J. Wood) Plenum Press, New York 1977, p. 209.Google Scholar
  13. 13.
    A. W. Coats and J. P. Redfern, Nature, 201 (1964) 68.Google Scholar
  14. 14.
    N. K. Saran, M. N. Dash and R. C. Acharya, Indian J. Chem., 18A (1979) 225.Google Scholar
  15. 15.
    H. Hayashi and J. Moffat, J. Catal., 81 (1983) 61.Google Scholar

Copyright information

© Wiley Heyden Ltd., Chichester and Akadémiai Kiadó, Budapest 1989

Authors and Affiliations

  • A. M. El-Awad
    • 1
  • R. M. Mahfouz
    • 1
  1. 1.Chemistry DepartmentFaculty of ScienceAssiutEgypt

Personalised recommendations