Cómo: Crear un modelo cinético simple de un solo paso para datos DSC

Cargar el proyecto de datos de muestra

1.inicie el software Kinetics Neo.

Haga clic en la pestaña Archivo para abrir la cinta superior de la aplicación.

2. Abra el proyecto DSC de Datos de Muestra.

Haga clic en Abrir en el menú de la izquierda y seleccione Muestras. El directorio de muestras Kinetics Neo se abrirá en el Explorador de Windows. Seleccione el directorio DSC_Azobenc.

3. Abra el archivo del proyecto Kinetics Neo Azobenc_Data.kinx2.

Comprobar los datos de medición cargados

4. Compruebe si se han cargado los datos de medición DSC.

El proyecto de muestra Kinetics Neo Azobenc_Data.kinx2 ya contiene archivos de datos de medición DSC de muestra importados para la isomerización de la muestra:

• 12ZK40.C7- velocidad de calentamiento 40 K/min
• 1OPT.C7 - velocidad de calentamiento 20 K/min
• 2OPT.C7- velocidad de calentamiento 20 K/min
• 5OPT.C7- velocidad de calentamiento 10 K/min
• 6OPT.C7- velocidad de calentamiento 10 K/min
• 7OPT.C7- velocidad de calentamiento 5 K/min
• 1OPT.C7- velocidad de calentamiento 2 K/min
• 9OPT.D7- velocidad de calentamiento 1 K/min.

Si el archivo del proyecto se ha cargado correctamente, estos nombres de archivo aparecerán en la sección Datos de origen del panel izquierdo. Las curvas de datos se mostrarán en el gráfico principal.

Crear un modelo cinético de un paso (F1)

5. Añada un nuevo modelo: En el panel izquierdo Análisis, en Basado en modelos, haga clic en Añadir nuevo.

Se creará un nuevo modelo cinético con parámetros por defecto:

• Un paso: A → B
• Tipo de reacción: F1, reacción de 1er orden.

Se seleccionará el primer paso del modelo A → B.

Opcionalmente puede escribir F1 en el cuadro de texto de descripción del modelo .

A continuación, dentro del paso: A → B, haga clic en el botón Optimizar. Los parámetros del paso del modelo: energía de activación, factor preexponencial y contribución serán recalculados y optimizados para este paso.

6. Optimizar modelo de un paso F1.

En la sección Operaciones del modelo, en la parte inferior del panel Propiedades, seleccione Optimizar. Se optimizará todo el modelo. Esto puede tardar unos segundos...

Resultado tras la optimización del modelo:

El coeficiente de correlación es bastante alto: R=0.99974.

¿Es suficientemente bueno?

Es posible probar otro modelo con, por ejemplo, un tipo de reacción diferente y comparar los resultados del modelo entre sí. Como ejemplo, se puede intentar conseguir una mejor adaptación de las curvas calculadas a las curvas medidas con un tipo de reacción de Fn (reacción de n-ésimo orden). Entonces se puede evaluar si se ajusta mejor a los datos de origen.

Crear un segundo modelo cinético de un paso (Fn). Opcional

7. Añada un nuevo modelo: En el panel izquierdo de Análisis, en Basado en modelos, haga clic en Añadir nuevo.

Se creará un nuevo modelo cinético basado en modelos con los parámetros por defecto:

• Un paso: A → B
• Tipo de reacción: F1, reacción de 1er orden.

Se seleccionará el primer paso de reacción A → B con tipo de reacción F1.

Para distinguir dos modelos escriba Fn en el cuadro de texto Descripción. en el cuadro desplegable Tipo de reacción cambie el tipo de reacción por defecto F1 a Fn, n-ésimo orden. A continuación, dentro de la sección Paso: Los parámetros del paso del modelo: energía de activación, factor preexponencial y contribución serán recalculados y optimizados para este paso.

8. Optimice el modelo de un paso Fn.

En la sección Operaciones del modelo, en la parte inferior del panel Propiedades, seleccione Optimizar. Todo el modelo será optimizado. Esto puede tardar unos segundos...

Resultado tras la optimización del modelo:

Compare los dos modelos. Opcional

Puede comparar las estadísticas de los distintos modelos calculados haciendo clic en Resumen del modelo en el panel izquierdo Análisis.

Los coeficientes de correlación de los modelos F1 y Fn son prácticamente iguales.

Ahora tenemos dos modelos. Uno es s:; F1 contiene un paso de reacción F1 con la reacción de primer orden. El segundo es s:; Fn contiene también un paso de reacción, pero con reacción de n-ésimo orden. El valor n es más general y puede tener cualquier valor numérico, incluido uno.

Es interesante comprobar qué valor tiene el orden de reacción en el segundo modelo.

En el panel izquierdo de Análisis bajo Modelo Basado seleccione el segundo modelo s :; Fn.

Conclusión

El orden de reacción del modelo s:; Fn es casi 1 (0,978). El modelo F1 es, de hecho, el modelo Fn con orden de reacción fijo 1. Esto explica por qué los resultados de los modelos F1 y Fn son muy similares.

Esto corresponde a los valores de la literatura de la reacción de primer orden para la isomerización Cis-trans del Azobenceno líquido subenfriado del siguiente artículo:

Eckardt, N., Flammersheim, H.J. & Cammenga, H.K. La reacción de cis-trans Isomerization of Azobenzene in the Molten State: A useful test reaction for the kinetic evaluation of DSC measurements. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry52, 177-185 (1998), https://doi.org/10.1023/A:1010178610642