Journal of thermal analysis

, Volume 9, Issue 1, pp 9–21 | Cite as

Kinetics of the thermal decomposition of ammonium thiocarbamate

  • V. Djakovitch
  • T. Romanowska
Article

Abstract

Results of the kinetic study of the thermal decomposition of ammonium thiocarbamate in vacuum (ca. 10−2 torr) in the temperature range 303–353 K are presented. Under these conditions ammonium thiocarbamate decomposes into gaseous products (NH4COSNH2→2 NH3 + COS). Fifteen general equations for the kinetics of thermal decomposition of solids were taken into consideration. The following equation describes the experimental results over the whole range of the degree of decomposition:
$$\alpha = \frac{{2k_2 }}{{ab}}(t - t_0 )[a + b - 2k_2 (t - t_0 )]$$

whereα=degree of decomposition,t=time,t0=time required to attain constant growth rate of nuclei, anda andb are the dimensions of the crystal.

The temperature-dependence of the rate constantk2 was determined and the activation energy was found to be 10.7 kcal/mole. An experiment planning scheme was adopted in this study: in a series of experiments, each one was followed by statistical analysis in order to plan successive experiments depending on the results of the previous one.

Keywords

Activation Energy Thermal Decomposition Gaseous Product Kinetic Study General Equation 

Résumé

On présente les résultats de l'étude cinétique de la décomposition thermique du thiocarbamate d'ammonium, sous vide (environ 10−2 torr), dans l'intervalle de température compris entre 303 et 353 K. Dans ces conditions, le thiocarbamate d'ammonium se décompose en donnant naissance à des produits gazeux (NH4COSNH2→2NH3 + COS). On a envisagé quinze équations cinétiques générales de décomposition thermique des corps solides. L'équation suivante décrit les résultats expérimentaux dans tout l'intervalle de décomposition:
$$\alpha = \frac{{2k_2 }}{{ab}}(t - t_0 )[a + b - 2k_2 (t - t_0 )],$$

avecα=taux de décomposition,t=le temps,t0=le temps nécessaire pour atteindre la vitesse de grossissement constante d'un germe,a etb=dimensions du cristal. On a déterminé la relation entre la constante de vitessek2 et la température et on a établi la valeur de l'énergie d'activation (10,7 kcal.mol−2). Dans cette étude, on a planifié le mode opératoire de la manière suivante: chaque série d'expériences a été suivie d'une étude statistique pour choisir les expériences suivantes dont les résultats dépendent de celles qui ont précédé.

Zusammenfassung

Die Ergebnisse der kinetischen Untersuchungen der thermischen Zersetzung von Ammoniumthiocarbamat im Vakuum (etwa 10−2 torr) im Temperaturbereich von 303 bis 353 K werden vorgestellt. Unter diesen Bedingungen wird Ammoniumthiokarbamat in gasförmige Produkte zersetzt (NH4COSNH2→2NH3 + COS). Fünfzehn allgemeine kinetische Gleichungen der thermischen Zersetzung von Festkörpern wurden in Betracht gezogen. Die folgende Gleichung beschreibt die Versuchsergebnisse im ganzen Bereich der Zersetzungsgrade:
$$\alpha = \frac{{2k_2 }}{{ab}}(t - t_0 )[a + b - 2k_2 (t - t_0 )],$$
(α=Zersetzungsgrad,t=Zeit,t0=die zur Erreichung der konstanten Wachstumsgeschwindigkeit eines Kerns benötigte Zeit,a undb=Abmessungen des Kristalls). Die Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstantek2 wurde bestimmt und die Aktivierungsenergie gleich 10,7 Kcal/mol gefunden. Das Schema der Versuchsplanung wurde bei diesen Untersuchungen angenommen. Hierbei wurden in einer Versuchsreihe alle Einzelversuche durch statistische Analyse ausgewertet, um die nachfolgenden Versuche in Abhängigkeit der Ergebnisse der vorhergehenden zu entwerfen.

Резюме

Представлены резуль таты кинетических ис следований термического разлож ения тиокарбамата аммони я в вакууме (около 10−2 то р) в области температур 303– 353°K. В этих условиях тиока рбамат аммония разла гается на газообразные продук ты (NH4COSNH2 → 2NH3 + COS). Учитывалось пя тнадцать общих уравнений кинетики термического разлож ения твердых тел. Прив едено уравнение, которое оп исывает экспериментальные р езультаты степени ра зложения во всей области темпера тур:
$$\alpha = \frac{{2k_2 }}{{ab}}(t - t_0 )[a + b - 2k_2 (t - t_0 )],$$
гдеα-степень разло же ния,t-время,t0-время, требуемое для достиж ения постоянной скор оста ядра,a иδ-параметры кр исталла. Была определ ена температурная завис имость константы скоростиκ2 и было найдено, чт о эн ергия активации равна 10,7 кка л/моль. В настоящем исследов ании был принят экспе римент планирующей схемы: в с ерии экспериментов за каждым из которых с ледовал статистичес кий анализ для того, чтобы планир овать успешные эксперимен ты, зависимые от резул ьтатов одного из предыдущих.

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Copyright information

© Akadémiai Kiadó 1976

Authors and Affiliations

  • V. Djakovitch
    • 1
  • T. Romanowska
    • 2
  1. 1.Department of Inorganic ChemistryUniversity of SofiaSofiaBulgaria
  2. 2.Institute of ChemistryJagellonian UniversityCracowPoland

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