Externe Parameter: Stichproben
Kinetics Neo Version 3.0
Beispiele für externe Parameter sind:
- Intensität des UV-Lichts für die Aushärtung von Photopolymeren.
- Partialdruck der reaktiven gasförmigen Komponente in der umgebenden Atmosphäre, z. B. bei Reduktions-/Oxidationsreaktionen.
- Partialdruck der reaktiven gasförmigen Komponente für die Rückwärtsreaktion bei Umkehrreaktionen, z. B. Zersetzung von Kalziumkarbonat in Gegenwart von Kohlendioxid.
- Druck der inerten Atmosphäre bei Umkehrreaktionen mit Gasbildung.
- Anfangskonzentration der reaktiven Komponente
Exermale Parameter in Photopolymeren: Kinetische UV-Intensität
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 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 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 eine Lichtexposition mit verschiedenen Intensitäten von 75W/cm2 bis 150W/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 (Link https://doi.org/10.1002/pen.26353 ).
Partialdruck des reaktiven gasförmigen Reaktanten
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%.
Die Verifizierung wird für reinen Wasserstoff bei verschiedenen Heizraten durchgeführt. Die Simulationen in Kinetics Neo stimmen gut mit den Verifikationsversuchen überein.
Reversible Reaktionen mit gasförmigem Reaktanten in Rückwärtsreaktion
Bei reversiblen Reaktionen A ⇌ B laufen zwei chemische Reaktionen gleichzeitig ab.
Die erste ist die Vorwärtsreaktion A → B, die zweite ist die Rückwärtsreaktion B → A.
In geschlossenen Systemen befinden sich die Konzentrationen von A und B im Gleichgewicht, wobei die Raten der Vorwärtsreaktion und der Rückwärtsreaktion gleich sind.
Bei thermischen Analysen wie DSC oder TG ist das System jedoch offen, und es herrscht kein Gleichgewicht. Die Gesamtreaktionsrate der gemessenen Daten ist die Differenz zwischen der Vorwärtsreaktion und der Rückwärtsreaktion:
Gesamtreaktionsrate=Reaktionsratevorwärts - Reaktionsrate rückwärts
Beispiel: Messungen mit unterschiedlichem Partialdruck der reaktiven gasförmigen Komponente für die Rückwärtsreaktion bei Umkehrreaktionen, wie die Zersetzung von Calciumcarbonat in Gegenwart von Kohlendioxid.
Die Daten für die kinetische Analyse werden in einem Gemisch aus N2 und CO2 bei verschiedenen Partialdrücken von CO2 gemessen: 30%, 10% und 0% (letzteres bedeutet reine Stickstoffatmosphäre).
Für jeden Partialdruck werden die Messungen bei drei verschiedenen Heizraten durchgeführt: 5, 10 und 20 K/min.
Das gemeinsame kinetische Modell mit denselben Parametern wird für alle 9 Messungen erstellt: Bei reversiblen Reaktionen A⇌B laufen zwei chemische Reaktionen gleichzeitig ab.
Die erste ist die Vorwärtsreaktion A → B, die zweite ist die Rückwärtsreaktion B → A.
In geschlossenen Systemen befinden sich die Konzentrationen von A und B im Gleichgewicht, wobei die Raten der Vorwärtsreaktion und der Rückwärtsreaktion gleich sind.
Bei thermischen Analysen wie DSC oder TG ist das System jedoch offen, und es herrscht kein Gleichgewicht. Die Gesamtreaktionsrate der gemessenen Daten ist die Differenz zwischen der Vorwärtsreaktion und der Rückwärtsreaktion:
Gesamtreaktionsrate=Reaktionsratevorwärts - Reaktionsrate rückwärts
Beispiel: Messungen mit unterschiedlichem Partialdruck der reaktiven gasförmigen Komponente für die Rückwärtsreaktion bei Umkehrreaktionen, wie die Zersetzung von Calciumcarbonat in Gegenwart von Kohlendioxid.
Die Daten für die kinetische Analyse werden in einem Gemisch aus N2 und CO2 bei verschiedenen Partialdrücken von CO2 gemessen: 30%, 10% und 0% (letzteres bedeutet reine Stickstoffatmosphäre).
Für jeden Partialdruck werden die Messungen bei drei verschiedenen Heizraten durchgeführt: 5, 10 und 20 K/min.
Für das gemeinsame kinetische Modell wird für alle 9 Messungen der gleiche Parametersatz erstellt: