Como criar um modelo cinético simples de etapa única para dados DSC

Carregar o projeto de dados de amostra

1.inicie o software Kinetics Neo.

Clique na guia File (Arquivo ) para abrir a faixa de opções superior do aplicativo.

2. Abra o projeto Sample Data DSC.

Clique em Open (Abrir ) no menu do lado esquerdo e, em seguida, selecione Samples (Amostras). O diretório de amostras Kinetics Neo será aberto no Windows Explorer. Selecione o diretório DSC_Azobenc.

3. Abra o arquivo de projeto Kinetics Neo Azobenc_Data.kinx2.

Verificar os dados de medição carregados

4. Verifique se os dados de medição de DSC estão carregados.

O projeto de amostra Kinetics Neo Azobenc_Data.kinx2 já contém arquivos de dados de medição de DSC importados para a isomerização da amostra:

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

Se o arquivo de projeto for carregado com sucesso, esses nomes de arquivo serão vistos na seção Source Data (Dados de origem) no painel esquerdo. As curvas de dados serão mostradas no gráfico principal.

Criar um modelo cinético de uma etapa (F1)

5. Adicione um novo modelo: No painel Analysis (Análise ) à esquerda, em Model Based (Baseado em modelo), clique em Add New (Adicionar novo).

Um novo modelo cinético baseado em modelo será criado com parâmetros padrão:

• Uma etapa: A → B
• Tipo de reação: F1, reação de 1ª ordem.

A primeira etapa do modelo A → B será selecionada.

Opcionalmente, você pode digitar F1 na caixa de texto de descrição do modelo .

Em seguida, dentro da etapa: A → B, clique no botão Optimize (Otimizar ). Os parâmetros da etapa do modelo: energia de ativação, fator pré-exponencial e contribuição serão recalculados e otimizados para essa etapa.

6. Otimizar o modelo em uma etapa F1.

Na seção Model Operations (Operações do modelo ), na parte inferior do painel Properties (Propriedades), selecione Optimize (Otimizar). O modelo inteiro será otimizado. Isso pode levar alguns segundos...

Resultado após a otimização do modelo:

O coeficiente de correlação é bastante alto: R=0.99974.

Ele é bom o suficiente?

É possível tentar outro modelo com, por exemplo, um tipo de reação diferente e comparar os resultados do modelo entre si. Como exemplo, pode-se tentar obter uma melhor adaptação das curvas calculadas às curvas medidas com um tipo de reação de Fn (reação de ordem n-ésima). Em seguida, é possível avaliar se ele se ajusta melhor aos dados de origem.

Crie um segundo modelo cinético de uma etapa (Fn). Opcional

7. Adicionar novo modelo: No painel Analysis (Análise ) à esquerda, em Model Based (Baseado em modelo ), clique em Add New (Adicionar novo).

Um novo modelo cinético baseado em modelo será criado com os parâmetros padrão:

• Uma etapa: A → B
• Tipo de reação: F1, reação de 1ª ordem.

A primeira etapa da reação A → B com o tipo de reação F1 será selecionada.

Para distinguir dois modelos, digite um Fn na caixa de texto Description (Descrição ). Na caixa suspensa Reaction Type (Tipo de reação ), altere o tipo de reação padrão F1 para Fn, n-ésima ordem. Em seguida, na Etapa: A → B, clique no botão Optimize (Otimizar ). Os parâmetros da etapa do modelo: energia de ativação, fator pré-exponencial e contribuição serão recalculados e otimizados para essa etapa.

8. Otimize o modelo em uma etapa Fn.

Na seção Model Operations (Operações do modelo ), na parte inferior do painel Properties (Propriedades), selecione Optimize (Otimizar). O modelo inteiro será otimizado. Isso pode levar alguns segundos...

Resultado após a otimização do modelo:

Compare os dois modelos. Opcionais

Você pode comparar as estatísticas dos diferentes modelos calculados clicando em Resumo do modelo no painel de análise à esquerda.

Uma análise mais detalhada dos coeficientes de correlação dos modelos F1 e Fn mostra que eles são praticamente os mesmos.

Agora temos dois modelos. Um é s:; F1 que contém uma etapa de reação F1 com a reação de primeira ordem. O segundo é s:; Fn também contém uma etapa de reação, mas com reação de n-ésima ordem. O valor n é mais geral e pode ter qualquer valor numérico, inclusive um.

É interessante verificar qual valor tem a ordem de reação no segundo modelo.

No painel esquerdo da Análise, em Model Based, selecione o segundo modelo s :; Fn.

Conclusão

A ordem de reação do modelo s:; Fn é quase 1 (0,978). O modelo F1 é, de fato, o modelo Fn com ordem de reação fixa 1. Isso explica por que os resultados dos modelos F1 e Fn são muito semelhantes.

Isso corresponde aos valores da literatura da reação de primeira ordem para isomerização Cis-trans de azobenzeno líquido subresfriado do seguinte artigo:

Eckardt, N., Flammersheim, H.J. & Cammenga, H.K. The cis-trans Isomerização cis-trans do azobenzeno no estado fundido: 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