反応性気体による可逆反応の分析方法
二酸化炭素を含む大気中における炭酸カルシウムの熱分解
はじめに
可逆反応A⇌Bでは、2つの化学反応が同時に起こる。
第一の反応は前進反応A → Bであり、第二の反応は後退反応B → Aである。
閉鎖系ではAとBの濃度は平衡状態にあり、前進反応と後退反応の速度は等しい。
しかし、DSCやTGのような熱分析では、系は開いており、平衡は起こらない。測定データの全反応速度は、前進反応と後退反応の差である：
全反応速度＝前進反応速度-後退反応速度
反応タイプFnRは前方反応と後方反応の両方がn次の反応である場合の総反応率を表す：
後進反応と前進反応を分離して分析するためには、同じ温度で全反応速度が異なる複数の測定が必要である。
最も簡単な方法は、反応性雰囲気中で可逆反応を測定することである。反応性ガスは、前進反応のみ、あるいは後退反応のみに影響を与える。
CaCO3の分解におけるCO2の影響
二酸化炭素の存在下での炭酸カルシウムの分解は可逆反応である：
前進反応の速度は圧力に依存しない。後退反応には活性気体反応物質CO2がある。後方反応の速度はCO2の分圧が高いほど速くなる。累積反応は遅くなる：
ここで、Pは二酸化炭素分圧、npは圧力パラメーターである。
サンプル・データ・プロジェクトをロードする
1.Kinetics Neo を起動します。左側のメニューから「開く」をクリックし、「サンプル」を選択します。
2.ディレクトリTGA_CaCO3_in_CO2_ReversibleとデータCaCO3+CO2_Data.kinx2を選択する。
3.データでファイルを開くCaCO3+CO2_Data.kinx2
このファイルには9つのデータソースが含まれている。真ん中の3つは表示されており、CO2非存在下の純窒素中で、異なる加熱速度で測定されたものです。最初の3つのデータソースと最後の3つのデータソースはオフになっており、異なるCO2分圧下での測定です。
純窒素大気の運動モデルを作成する
Model Basedセクションに移動し、シングルステップモデルを選択する。これはn次反応の1ステップモデルです。これは、Ca(OH)2の分解の例（https://kinetics.netzsch.com/en/learn/how-to-tga-1-step-caoh2へのリンク）と同じ方法で作成されます。
これで温度のみに依存する反応速度論モデルができました：
次の章では、圧力依存性を追加し、分析する。
圧力分析のためのプロジェクトの準備
現在のプロジェクトでは、ファイル-プロジェクトに移動し、外部パラメータを使用するをチェックし、圧力を選択します。
ソース・データ(Source Data)でファイル名に10%_CO2を含むデータ・ソース・ファイルを選択し、CO2分圧を 0.1 barに設定します。
10%_CO2という名前のすべてのデータ・ソース・ファイルについてこれを繰り返す。
のファイルについて 30%_CO2CO2分圧を0.3 barに設定する。
以下のファイルでは N2のファイルではCO2分圧を0 barに設定する。
すべての実験曲線を表示するには、Source Dataを選択する。凡例はbar単位の圧力値を含んでいなければならない。
CO2分圧に依存する可逆的速度論モデルの作成
マウスの右クリックで "CO2なし"モデルのコピーを作成し、"CO2あり"と名前をつける：
プロパティパネルで可逆反応タイプを選択します。FnRを選択し、Depend on Pressureチェックボックスをチェックし、Recalculate をクリックします。これで圧力依存性が表示されました。
プロパティパネルでパラメーターの最適化を行うには、モデル操作グループに移動し、最適化をクリックします：
与えられた分圧に対する予測
CO2の分圧を変えて予測することができます。
ダイナミック予測を選択し、プロパティパネルで温度パラメータとシミュレーションのための圧力値を設定します。計算をクリックします。結果は、反応性ガス成分の指定された分圧でシミュレーションされます。
次の図は、分圧0.2 barでの分解シミュレーションです：
