Método de análisis basado en modelos (ajuste de modelos)
La cinética única basada en modelos para el análisis exhaustivo de las reacciones químicas
Aproximadamente el 95% de todas las reacciones químicas son reacciones multipaso. Esto requiere un motor analítico multipaso como el que ofrece el softwareKinetics Neo .
El método de análisis cinético basado en modelos (ajuste de modelos) es el método de análisis para procesos químicos complejos que constan de pasos de reacción individuales, en los que cada paso puede conectarse individualmente a otros pasos de reacción (consecutivos, competitivos, independientes) para construir el Modelo cinéticoEl modelo cinético es el término general que contiene el esquema (estructura) de los pasos individuales de reacción en la reacción química multipaso, los tipos de reacción y los parámetros cinéticos de estos pasos.modelo cinético del proceso complejo. El método basado en modelos describe la velocidad de reacción de las reacciones químicas multipaso mediante un sistema de ecuaciones cinéticas en el que cada paso de reacción tiene su propia ecuación cinética y su propia tripleta cinética que contiene la energía de activación, el factor preexponencial A y el tipo de reacción.
El resultado del método basado en modelos es el modelo cinético con parámetros cinéticos para cada paso de reacción. Los parámetros cinéticos se obtienen a partir del mejor ajuste del modelo cinético a los datos experimentales. El método basado en modelos puede mostrar la velocidad de reacción para cada paso y la concentración de cada reactivo.
El extraordinario análisis basado en modelos fue desarrollado por NETZSCH. Utiliza potentes cálculos matemáticos de vanguardia para crear el mejor modelo cinético; los diferentes modelos cinéticos pueden entonces también compararse estadísticamente. Por lo tanto, este enfoque no tiene ninguna de las desventajas que pueden observarse cuando se utilizan métodos sin modelo.
El análisis cinético basado en modelos se basa en tres supuestos:
1. La reacción consta de varios pasos de reacción elementales, y la velocidad de reacción de cada paso puede describirse mediante una ecuación cinética propia para el paso dado, en función de la concentración del reactante inicialej, la concentración del producto pj, el factor preexponencialAj y la energía de activaciónEj, specific sólo para este paso con número j, como sigue:
Cada paso tiene su propio tipo de reacción descrito por la función fj (ej;pj).
Algunos ejemplos de estas funciones incluyen una reacción de segundo orden que tiene f = e2, una reacción de Prout-Thompkins con aceleración que tiene f = empn y una reacción con difusión unidimensional que tiene f = 0,5/p. El número de ecuaciones cinéticas es igual al número de pasos de reacción; la concentración de cada reactivo aumenta para los pasos de reacción en los que este reactivo es un producto, y disminuye para los pasos de reacción en los que este reactivo es una sustancia inicial.
2. Se supone que todos los parámetros cinéticos, incluidos la energía de activación, el factor preexponencial, el orden de reacción y el tipo de reacción, son constantes durante el progreso de la reacción para cada paso de reacción individual.
3. La señal termoanalítica total es la suma de las señales de los pasos de reacción individuales. La señal de cada paso se calcula como la velocidad de reacción multiplicada por el efecto total del paso dado; por ejemplo, el cambio total de entalpía o la pérdida total de masa.
Diseñador único de modelos flexibles en Kinetics Neo
El análisis cinético basado en modelos ofrece la posibilidad de diseñar visualmente modelos cinéticos con un número ilimitado de pasos que se conectan en cualquier combinación.
los modelos pueden diseñarse de forma flexible añadiendo nuevas reacciones como pasos independientes, consecutivos o competitivos en cualquier lugar del modelo.
un paso de reacción simulado puede desplazarse visualmente al paso correspondiente en la curva experimental. A continuación, pueden optimizarse los parámetros de este paso.
Resultados del método basado en modelos
El motor Kinetics Neo utiliza métodos de regresión no lineal y permite la optimización de parámetros para pasos individuales o para el modelo completo. Los resultados de ajuste presentan la concordancia entre las curvas experimentales y simuladas para:
- Señal
- Conversión
- Tasa de conversión
- Concentración de todos los reactivos
- Velocidades de reacción de todos los pasos