Kinetic study of the solid-state reaction between phthalic anhydride and P-nitroaniline

Authors


Abstract

The addition reaction between the compacted powders of phthalic anhydride and p-nitroaniline was studied. Both the reactants of equal particle size, were mixed in 1-to-1 molar ratio and compacted. Three particle sizes — 0.0065 cm, 0.0178 cm and 0.0376 cm and three compaction pressures — 302.0 kgf/cm2, 785.0 kgf/cm2 and 1208.0 kgf/cm2 were used for the study. Conversions were measured at 80°, 90°, 100°, 110° and 120°C for 1/2, 1, 2, 4, 8, 12, 16, 20 and 24 hours. The reaction rate changed to a constant value, after an initial phase boundary process. The mole percentage conversions increased with decrease in particle size, increase in compaction pressure corresponding to a decrease in the initial porosity of the compact. It was also observed that the final porosity of the compact increased with increase in reaction temperature. Combination of Jander's model and parabolic rate law was used to calculate the values of the reaction rate constant equivalent. The activation energy was calculated to be 14 to 34 kilocalories per gram mole.

Abstract

On a étudié la réaction d'addition entre les poudres compactes d'anhydride phthalique et de para-nitroaniline. On a mélangé ensemble, dans un rapport molaire de 1:1, les deux poudres dont les dimensions des particules étaient les měmes et les a rendues compactes. Les dimensions des particules étaient 0.0065 cm, 0.0178 cm et 0.0376 cm; les pressions employées dans l'étude pour le tassement étaient 302.0, 785.0 et 1208 kgf/cm2. On a mesuré les transformations à 80°C, 90°C, 110°C, 110°C et 120° par 1/2, 1, 2, 4, 8, 12, 16, 20 et 24 heures. Le taux de la réaction a atteint une valeur constante, après une phase initiale contrǒlée par la couche-limite. Les transformations en pourcentages molaires ont augmenté lorsque les dimensions des particules décroissaient et une augmentation de la pression de tassement correspondait à une diminution de la porosité initiale des poudres compactes. On a aussi observé que la porosité finale du mélange compact a augmenté avec la température de réaction. On a utilisé conjointement le modèle de Jander et la loi du taux paraboliques pour calculer les valeurs de l'équivalent de la constante du taux de réaction. On a calculé que l'énergie d'activation variait entre 14 et 34 kilocalories par molécule-gramme.

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