Méthodes d'analyse sans modèle (isoconversion) dans le domaine de la santé publique Kinetics Neo
Il n'y a pas d'hypothèse sur le type de réaction. Utilisation limitée.
Introduction
L'analyse sans modèle permet de déterminer l'énergie d'activation d'un processus de réaction sans supposer un Modèle cinétiqueLe modèle cinétique est un terme général contenant le schéma (structure) des différentes étapes de réaction dans une réaction chimique à plusieurs étapes, les types de réaction et les paramètres cinétiques de ces étapes.modèle cinétique pour le processus. En outre, le type de réaction n'est généralement pas nécessaire pour calculer l'énergie d'activation. Cependant, il n'est pas possible de déterminer le nombre d'étapes de la réaction, leur contribution à l'effet total ou l'ordre dans lequel elles se produisent.
Hypothèses de l'analyse sans modèle
L'analyse sans modèle repose sur deux hypothèses :
1. La réaction peut être décrite par une seule équation cinétique pour le degré de réaction α:
où E(α) est l'énergie d'activation dépendant de la conversion α, et A(α) est le facteur pré-exponentiel.
L'énergie d'activation E d'une réaction chimique est calculée sans aucune hypothèse sur le type de réaction, mais le facteur pré-exponentiel A ne peut être trouvé que si l'on suppose le type de réaction.
2. La vitesse de réaction à une valeur constante de conversion n'est qu'une fonction de la température.
Résultats de l'analyse sans modèle
Certaines méthodes sans modèle calculent des valeurs uniques de E et A, d'autres méthodes sans modèle calculent les dépendances de l'énergie d'activation E(α) et du facteur pré-exponentiel A(α) en fonction du Degré de conversionLe degré de conversion α en cinétique chimique est le paramètre sans dimension dépendant du temps d'un processus cinétique tel qu'une réaction chimique ou une cristallisation, indiquant quelle partie du processus est déjà terminée.degré de conversion α.
Méthodes sans modèle en Kinetics Neo
Sur le site Kinetics Neo, les groupes de méthodes suivants peuvent être utilisés :
1.méthodes sans modèle à valeur unique, où une seule valeur de E et A est trouvée :
- ASTM E698
- ASTM E2890
- ASTM E1641
- Arrhenius isotherme pour le temps écoulé jusqu'à l'événement
- Arrhenius dynamique pour la température de rupture (ASTM E2070D)
- ASTM E2070(A) pour les données isothermes.
2. Méthodes sans modèle à valeurs multiples, où les dépendances E(α) et A(α) sont trouvées :
- Friedman
- Ozawa-Flynn-Wall (OFW)
- Kissinger-Akahira-Sunose (KAS)
- Vyazovkin
- Optimisation numérique (Kinetics Neo seulement).
Avantages et inconvénients des méthodes sans modèle
Les Friedmanest une méthode isoconversionnelle alors que l'analyse d'Ozawa-Flynn-Wall (OFW) est une méthode isoconversionnelle Ozawa-Flynn-Wall (OFW),Kissinger-Akahira-Sunose (KAS)et Vazovkin sont des méthodes isoconversives intégrales. Dans toutes les méthodes, les mesures sont analysées pour plusieurs niveaux de conversion. La méthode Friedmannécessite au moins deux mesures.
En plus de trois mesures dynamiques, OFW,KASet Vyazovkin pour le chauffage exigent des taux de chauffage positifs.
Les Optimisation numérique utilise la simulation numérique pour déterminer l'énergie d'activation et le facteur pré-exponentiel afin d'obtenir le meilleur accord entre les courbes simulées et expérimentales. Au moins deux mesures sont nécessaires.
Dans toutes les méthodes, l'énergie d'activation est déterminée en utilisant les points à la même conversion (0,01, 0,02, ..., 0,99) à partir des mesures à différentes vitesses de chauffage ou dans différentes conditions isothermes (pour les méthodes de Friedmanet Optimisation numérique).
| Méthodes sans modèle | Avantage | Inconvénient |
|---|---|---|
| Méthodes basées sur une conversion unique | ||
| - ASTM E698 - ASTM E1641 - ASTM E2890 - Arrhenius isotherme - Arrhenius dynamique | - Uniquement pour les réactions en une étape ; pour les réactions complexes, les points ne sont pas sur une ligne droite. - ASTM : uniquement pour les mesures dynamiques. - Un seul point est évalué ; toutes les autres informations ne sont pas utilisées. | |
| Méthodes dépendant de la conversion | ||
| ASTM E2070(A) | - Pour les réactions à étapes multiples sans étapes de réaction parallèles. - Évaluation de chaque point de réaction. - Convient uniquement aux mesures isothermes. | Pour les réactions parallèles et indépendantes, les valeurs moyennes de Ea sont données. |
| Friedman | - Pour les réactions à étapes multiples sans étapes de réaction parallèles. - Évaluation de chaque point de réaction. - Convient aux mesures dynamiques et isothermes. | Pour les réactions parallèles et indépendantes, les valeurs moyennes de Ea sont données. |
| Ozawa-Flynn- Wall (OFW) | - Pour les réactions à étapes multiples sans étapes de réaction parallèles. - Évaluation de chaque point de réaction. | - Convient uniquement aux cycles dynamiques. - Pour les réactions parallèles et indépendantes, les valeurs moyennes de Ea sont données. |
| Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) | - Pour les réactions à étapes multiples sans étapes de réaction parallèles. - Évaluation de chaque point de réaction. | - Convient uniquement aux cycles dynamiques. - Pour les réactions parallèles et indépendantes, les valeurs moyennes de Ea sont données. |
| Vyazovkin pour le chauffage | - Pour les réactions à étapes multiples sans étapes de réaction parallèles. - Évaluation de chaque point de réaction. | - Convient uniquement aux cycles dynamiques. - Pour les réactions parallèles et indépendantes, les valeurs moyennes de Ea sont données. |
| Optimisation numérique | - Pour les réactions à étapes multiples sans étapes de réaction parallèles. - Évaluation de chaque point de réaction. - Convient aux mesures dynamiques et isothermes | - Pour les réactions parallèles et indépendantes, les valeurs moyennes de Ea sont données. |
Graphes sans modèle en Kinetics Neo
- Graphique d'analyse avec axe Y :
- log (vitesse de chauffe)
- log (vitesse de chauffage/T2)
- log dx/dt en fonction de 1000/T
- log(temps) en fonction de 1000/T
- Graphiques de l'énergie d'activation et du facteur pré-exponentiel en fonction de la conversion
- Tracé principal pour f(α)
- Ajustement de la conversion.