Was ist neu in Kinetics Neo Version 3.0
Build 3.0.24313.1
Inhalt
Hinzugefügt: Intensität des UV-Lichts als zusätzlicher Parameter in der kinetischen Analyse. Neue Möglichkeit, ein gemeinsames Kinetisches ModellKinetisches Modell ist ein allgemeiner Begriff, der das Schema (die Struktur) der einzelnen Reaktionsschritte einer mehrstufigen chemischen Reaktion, die Reaktionstypen und die kinetischen Parameter dieser Schritte enthält.kinetisches Modell in Abhängigkeit von Temperatur und Lichtintensität zu erstellen.
Hinzugefügt: Partialdruck des gasförmigen Reaktanten als zusätzlicher Parameter in der kinetischen Analyse. Neue Möglichkeit zur Erstellung eines gemeinsamen kinetischen Modells in Abhängigkeit von Temperatur und Partialdruck.
Hinzugefügt: Gesamtdruck als zusätzlicher Parameter in der kinetischen Analyse für Reaktionen in einem inerten Gas. Neue Möglichkeit, ein gemeinsames kinetisches Modell in Abhängigkeit von Temperatur und Druck zu erstellen.
Hinzugefügt: Projekte für beliebige Datentypen, die in Kinetics Neo nicht standardisiert sind, wie Massenspektrometrie, Konzentrationen, Konversion, Speichermodul, Absorption.
Hinzugefügt: Kinetiken für Aushärtungsreaktionen mit Diffusionskontrolle, gemessen durch DEA oder Rheologie.
Hinzugefügt: Reaktionstyp reversible Reaktionen.
Hinzugefügt: Neuer Reaktionstyp DFn für Diffusion mit Reaktion der n-ten Ordnung.
Hinzugefügt: Die Benutzeroberfläche (UI) wurde überarbeitet, um ein konsistentes natives Aussehen in Windows 11 zu erreichen.
Hinzugefügt: Dutzende neuer farbiger Themen für die Benutzeroberfläche (UI) wurden hinzugefügt. Es wurden auch spezielle dunkle Themen eingeführt.
Weitere Verbesserungen und Fehlerbehebungen.
Intensität des UV-Lichts als zusätzlicher Parameter in der kinetischen Analyse
Die photoinduzierte Härtungsreaktion hängt nicht nur von der Temperatur, sondern auch von der Intensität des UV-Lichts ab.
In Kinetics Neo ist es nun möglich, ein gemeinsames kinetisches Modell zu erstellen, das von zwei Parametern abhängt: Temperatur und Intensität des UV-Lichts.
Die nächste Abbildung zeigt das kinetische Modell für isotherme DEA-Messungen bei 30°C für Lichtexposition mit verschiedenen Intensitäten von 36 mW/cm2 bis 300 mW/cm2.
Dieses gemeinsame kinetische Modell wurde für die Messung bei verschiedenen UV-Intensitäten bei Temperaturen von 30, 90 und 150 °C erstellt. Siehe Einzelheiten zu den Messbedingungen(https://doi.org/10.1002/pen.26353 ).
Partialdruck des gasförmigen Reaktanten als zusätzlicher Parameter in der kinetischen Analyse
Viele feste Stoffe reagieren mit der gasförmigen Komponente, zum Beispiel bei der Oxidation. Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt in diesem Fall nicht nur von der Temperatur ab, sondern auch von der Konzentration der reaktiven gasförmigen Komponente, die proportional zum Partialdruck dieser Komponente in der gasförmigen Umgebung ist.
In Kinetics Neo ist es nun möglich, ein gemeinsames kinetisches Modell zu erstellen, das von beiden externen Parametern abhängt: Temperatur und Partialdruck des gasförmigen Reaktanten.
Die obige Abbildung zeigt das allgemeine kinetische Modell für die Reduktion von Metalloxid zu reinem Metall in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre. Die Daten für die kinetische Modellierung bestehen aus drei dynamischen Messungen bei 20K/min und drei isothermen Messungen bei 600°C. Sowohl die dynamischen als auch die isothermen Messungen wurden unter verschiedenen Partialdrücken von Wasserstoff durchgeführt: 33%, 67% und 100%.
Gesamtdruck als zusätzlicher Parameter in der kinetischen Analyse für Reaktionen unter Inertgas
Zersetzungsreaktionen mit gasförmigen Produkten können auch in inerter Atmosphäre druckabhängig sein. Dies ist bei reversiblen Reaktionen der Fall, bei denen das Vorhandensein von gasförmigen Produkten in der Reaktionszone die Zersetzung verlangsamt. Bei reversiblen Reaktionen unter dem erhöhten Druck des Inertgases findet die Zersetzung also bei höherer Temperatur statt.
Die Abbildung zeigt das gemeinsame kinetische Modell für 8 Messungen in N2, von denen die ersten 4 bei unterschiedlichen Heizraten von 2, 5, 10 und 20 K/min unter Normaldruck und die letzten 4 mit der gleichen Heizrate von 20 K/min bei unterschiedlichen Drücken von 5, 10, 20 und 50 bar gemessen wurden.
Einzelheiten zum Modus können Sie in unserem praktischen Leitfaden How to Analyze Pressure-Dependent Decomposition in Inertgas nachlesen.
Projekte für beliebige Datentypen, die nicht standardmäßig in Kinetics Neo
Manchmal weicht die Art der gemessenen Daten von den in Kinetics Neo vorhandenen Standarddatentypen ab und wir haben viele Fragen zur kinetischen Analyse dieser Daten erhalten https://kinetics.netzsch.com/en/f-a-q/is-it-possible-to-analyze-the-absorbance-or-concentration
Aus diesem Grund haben wir zwei zusätzliche Projekttypen für arbiträre Daten hinzugefügt.
Der erste ist das Arbitrary Differential Project für differentielle Daten, die den Reaktionspeak wie DSC enthalten. Das können z.B. die Daten aus der Massenspektrometrie oder der differentiellen Thermoanalyse sein.
Der zweite Projekttyp ist das Arbitrary Integral Project für integrale Daten wie TG. Dabei kann es sich um die gemessenen Konzentrationen, den Umsatz, das Speichermodul, die Absorption oder andere ähnliche Daten handeln.
Härtungsreaktionen mit Diffusionskontrolle für DEA oder Rheologie
Aushärtungs- und Vernetzungsreaktionen nahe der Glasübergangstemperatur sind diffusionsgesteuert.
Manchmal ist es unmöglich, sie mit der DSC-Methode zu messen, da die Aushärtungsreaktion nach der Verglasung sehr langsam verläuft und das DSC-Signal sehr schwach ist. Daher werden andere Messmethoden zur Untersuchung dieses Prozesses verwendet, wie die dielektrische Analyse (DEA) oder die Rheometrie.
Die mit DEA oder Rheometrie gemessene Reaktion mit Diffusionskontrolle kann nun auch in Kinetics Neo analysiert werden:
Reversible Reaktionen
Bei reversiblen Reaktionen A⇌B finden zwei chemische Reaktionen gleichzeitig statt.
Bei der thermischen Analyse wie DSC oder TG ist das System offen, und es findet kein Gleichgewicht statt. Die Gesamtreaktionsrate der gemessenen Daten ist die Differenz zwischen der Vorwärtsreaktion und der Rückwärtsreaktion:
Reaktionsrate gesamt=Reaktionsratevorwärts - Reaktionsrate rückwärts
Die Zersetzung von Calciumcarbonat in Gegenwart von Kohlendioxid ist eine reversible Reaktion, und die Zersetzung hängt vom Partialdruck desCO2 ab.
Das gemeinsame kinetische Modell mit denselben Parametern wurde für 9 Messungen erstellt, wobei für jede Heizrate (5, 10, 20 K/min) drei Messungen bei unterschiedlichem CO2-Partialdruck (0,3 bar, 0,1 bar und 0 bar) durchgeführt wurden
(siehe Einzelheiten auf https://kinetics.netzsch.com/en/learn/how-to-analyze-reversible-reaction )
Neue Reaktionsart DFn für Diffusion mit Reaktion n-ter Ordnung
Reaktionen in Festkörpern hängen oft von der Geometrie der Teilchen ab und sehen daher wie Phasengrenzreaktionen aus, was ein Teilfall der Reaktion n-ter Ordnung ist.
Viele theoretische kinetische Modelle berücksichtigen diese Tatsache nicht und können daher nur den Anfangsteil der experimentellen Kurve gut beschreiben. Um solche Modelle der Realität anzunähern, werden in der Literatur Vorabmodelle erstellt, bei denen der Anfangsteil dem reinen theoretischen Modell entspricht und der Endteil die Abhängigkeit von der n-ten Ordnung enthält.
Jetzt haben wir den neuen ReaktionstypDFn für die erstdimensionale Diffusion mit n-ter Ordnung entwickelt. Der DFn-Reaktionstyp berücksichtigt den Diffusionsprozess im Material während der Zersetzung. Er ergänzt die klassische Reaktion n-ter Ordnung (Fn) um den Diffusionsmechanismus.
Die folgenden Abbildungen zeigen die Geschwindigkeit der zweistufigen Zersetzung für Polymere mit der entsprechenden Anpassung:
- klassische Reaktion Fn (schlechte Anpassung)
- fit für den neuen Reaktionstyp DFn .
Abbildung oben: Zweistufenmodell, wobei der Hauptpeak die alte Fn-Reaktion ist. Die Anpassung ist schlecht, weil die Diffusion bei der Hauptreaktion nicht berücksichtigt wird.
Abbildung oben: Zweistufenmodell, wobei der Hauptpeak die neue DFn-Reaktion ist (gute Anpassung). Der neue Reaktionstyp berücksichtigt Diffusion.
Kinetik für unvollständig gemessene Daten, wenn der letzte Teil der Reaktion nicht vorhanden ist
Bei einigen Reaktionen kann der letzte Teil der Reaktion nicht gemessen werden, und der Endpunkt der Messung entspricht nicht dem Umwandlungswert von 100 %. Bei der Aushärtungsreaktion mit Diffusionskontrolle verläuft die Reaktion nach der Verglasung beispielsweise sehr langsam und kann mit der DSC fast nicht erfasst werden.
In einigen Fällen kann jedoch der Gesamteffekt (Gesamtpeakfläche oder Gesamtmassenverlust) durch andere Messungen oder Methoden geschätzt werden, und dieser Wert kann für die Berechnung des Umwandlungswertes verwendet werden.
Jetzt sind wir in der Lage, den Umsatz für unvollständige Daten zu berechnen, bei denen der letzte Teil der Reaktion nicht gemessen wurde:
Darüber hinaus funktioniert unsere modellfreie numerische Methode gut für diese Daten, bei der die Aktivierungsenergie unter Verwendung einer unterschiedlichen Anzahl von Messkurven bei verschiedenen Umwandlungswerten reibungslos berechnet wird.
Weitere Informationen finden Sie in unserem Schulungsbeispiel: https://kinetics.netzsch.com/en/learn/how-to-calculate-conversion-for-incomplete-measured-data.