Comment créer un modèle cinétique simple à une étape pour les données DSC ?

Charger le projet de données d'exemple

1.démarrez le logiciel Kinetics Neo.

Cliquez sur l'onglet Fichier pour ouvrir le ruban de l'application supérieure.

2. Ouvrez le projet Sample Data DSC.

Cliquez sur Open dans le menu de gauche, puis sélectionnez Samples. Le répertoire d'échantillons Kinetics Neo s'ouvre dans l'explorateur Windows. Sélectionnez le répertoire DSC_Azobenc.

3. Ouvrez le fichier de projet Kinetics Neo Azobenc_Data.kinx2.

Vérifier les données de mesure chargées

4. Vérifier si les données de mesure DSC sont chargées.

Le projet d'exemple Kinetics Neo Azobenc_Data.kinx2 contient déjà des fichiers de données de mesure DSC importés pour l'isomérisation de l'échantillon:

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

Si le fichier de projet est chargé avec succès, ces noms de fichiers apparaîtront dans la section Source Data du panneau de gauche. Les courbes de données seront affichées sur le graphique principal.

Créer un modèle cinétique en une étape (F1)

5. Ajouter un nouveau modèle : Dans le panneau d'analyse de gauche, sous Model Based, cliquez sur Add New.

Un nouveau modèle cinétique Model Based sera créé avec des paramètres par défaut :

• Une étape : A → B
• Type de réaction : F1, réaction du 1er ordre.

La première étape du modèle A → B sera sélectionnée.

En option, vous pouvez saisir F1 dans la zone de texte de la description du modèle .

Ensuite, à l'intérieur de l'étape : A → B, cliquez sur le bouton Optimiser. Les paramètres de l'étape du modèle : énergie d'activation, facteur pré-exponentiel et contribution seront recalculés et optimisés pour cette étape.

6. Optimiser le modèle en une étape F1.

Dans la section Opérations du modèle, dans la partie inférieure du panneau Propriétés, sélectionnez Optimiser. L'ensemble du modèle sera optimisé. Cela peut prendre quelques secondes...

Résultat après optimisation du modèle :

Le coefficient de corrélation est très élevé : R=0.99974.

Est-ce suffisant ?

Il est possible d'essayer un autre modèle avec, par exemple, un type de réaction différent et de comparer les résultats des modèles entre eux. Par exemple, on peut essayer d'obtenir une meilleure adaptation des courbes calculées aux courbes mesurées avec un type de réaction Fn (réaction du troisième ordre). On peut alors évaluer si cela correspond mieux aux données de base.

Créez un deuxième modèle cinétique en une étape (Fn). Facultatif

7. Ajouter un nouveau modèle : Dans le panneau d'analyse de gauche, sous Model Based, cliquez sur Add New.

Un nouveau modèle cinétique basé sur un modèle sera créé avec les paramètres par défaut :

• Une étape : A → B
• Type de réaction : F1, réaction du 1er ordre.

La première étape de la réaction A → B avec le type de réaction F1 sera sélectionnée.

Afin de distinguer les deux modèles, tapez Fn dans la zone de texte Description. Dans la zone de dépôt Type de réaction, remplacez le type de réaction par défaut F1 par Fn, ordre n. Ensuite, dans le champ Step : A → B, cliquez sur le bouton Optimiser. Les paramètres de l'étape du modèle : énergie d'activation, facteur pré-exponentiel et contribution seront recalculés et optimisés pour cette étape.

8. Optimiser le modèle à une étape Fn.

Dans la section Opérations du modèle, dans la partie inférieure du panneau Propriétés, sélectionnez Optimiser. Le modèle entier sera optimisé. Cela peut prendre quelques secondes...

Résultat après optimisation du modèle :

Comparer les deux modèles. En option

Vous pouvez comparer les statistiques des différents modèles calculés en cliquant sur Résumé du modèle dans le panneau d'analyse de gauche.

Un examen plus approfondi des coefficients de corrélation des deux modèles F1 et Fn montre qu'ils sont presque identiques.

Nous avons maintenant deux modèles. L'un est s: ; F1 et contient une étape de réaction F1 avec une réaction du premier ordre. Le second est s: ; Fn, qui contient également une étape de réaction, mais avec une réaction d'ordre n. La valeur n est plus générale et peut avoir n'importe quelle valeur numérique, y compris un. La valeur n est plus générale et peut prendre n'importe quelle valeur numérique, y compris un.

Il est intéressant de vérifier quelle valeur correspond à l'ordre de réaction dans le second modèle.

Dans le panneau gauche de l'analyse, sous Model Based, sélectionnez le deuxième modèle s : ; Fn.

Conclusion

L'ordre de réaction du modèle s: ; Fn est proche de 1 (0,978). Le modèle F1 est en fait le modèle Fn avec un ordre de réaction fixe de 1. Cela explique pourquoi les résultats des modèles F1 et Fn sont très similaires.

Cela correspond aux valeurs de la littérature du premier ordre de réaction pour l'isomérisation Cis-trans de l'azobenzène liquide sous-refroidi de l'article suivant :

Eckardt, N., Flammersheim, H.J. & Cammenga, H.K. The cis-trans Isomerization of Azobenzene in the Molten State : Une réaction test utile pour l'évaluation cinétique des mesures DSC. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry52, 177-185 (1998), https://doi.org/10.1023/A:1010178610642