O que há de novo no Kinetics Neo Versão 3.0
Compilação 3.0.24313.1
Conteúdo
Adição: Intensidade da luz UV como parâmetro adicional na análise cinética. Nova possibilidade de criar um Modelo cinéticoModelo cinético é o termo geral que contém o esquema (estrutura) das etapas individuais de reação em uma reação química de várias etapas, tipos de reação e parâmetros cinéticos dessas etapas.modelo cinético comum dependendo da temperatura e da intensidade da luz.
Adicionado: pressão parcial do reagente gasoso como parâmetro adicional na análise cinética. Nova possibilidade de criar um modelo cinético comum dependendo da temperatura e da pressão parcial.
Adicionado: pressão total como parâmetro adicional na análise cinética para reações em gás inerte. Nova possibilidade de criar um modelo cinético comum dependendo da temperatura e da pressão.
Inclusão: Projetos para tipos de dados arbitrários, que não são padrão em Kinetics Neo, como espectrometria de massa, concentrações, conversão, módulo de armazenamento, absorbância.
Adicionado: Cinética para reações de cura com controle de difusão, medida por DEA ou Reologia.
Adicionado: Reações reversíveis de tipo de reação.
Adicionado: novo tipo de reação DFn para difusão com reação de n-ésima ordem.
Acrescentado: Cinética para dados medidos incompletos, em que a parte final da reação não está presente ou não pode ser medida.
Adicionado: a interface do usuário (UI) foi retrabalhada para uma aparência nativa consistente no Windows 11.
Adicionado: Dezenas de novos temas coloridos para a interface do usuário (UI) foram adicionados. Também foram introduzidos temas escuros especiais.
Outros aprimoramentos e correções de bugs.
Intensidade da luz UV como parâmetro adicional na análise cinética
A reação de cura fotoinduzida não depende apenas da temperatura, mas também da intensidade da luz UV.
Agora, no site Kinetics Neo, é possível criar o modelo cinético comum dependendo de dois parâmetros: temperatura e intensidade da luz UV.
A próxima figura apresenta o modelo cinético para medições isotérmicas de DEA a 30°C para exposição à luz em diferentes intensidades de 36 mW/cm2 a 300 mW/cm2.
Esse modelo cinético comum foi criado para a medição em diferentes intensidades de UV nas temperaturas de 30, 90 e 150 °C. Consulte os detalhes das condições de medição(https://doi.org/10.1002/pen.26353 ).
As equações para a dependência da taxa de reação na intensidade de UV podem ser encontradas no artigo: https://doi.org/10.1016/j.polymer.2012.03.025
Pressão parcial do reagente gasoso como parâmetro adicional na análise cinética
Muitos materiais sólidos reagem com o componente gasoso, por exemplo, durante a oxidação. A taxa de reação, nesse caso, depende não apenas da temperatura, mas também da concentração do componente gasoso reativo, que é proporcional à pressão parcial desse componente no ambiente gasoso.
Agora, no site Kinetics Neo, é possível criar o modelo cinético comum, dependendo dos dois parâmetros externos: temperatura e pressão parcial do reagente gasoso.
A figura acima apresenta o modelo cinético comum para a redução de óxido de metal a metal puro na atmosfera contendo hidrogênio. Os dados para a modelagem cinética consistem em três medições dinâmicas a 20K/min e três medições isotérmicas a 600°C. As medições dinâmicas e isotérmicas são realizadas sob diferentes pressões parciais de hidrogênio: 33%, 67% e 100%.
Pressão total como parâmetro adicional na análise cinética para reações em gás inerte
As reações de decomposição com produtos gasosos podem ser dependentes da pressão também em atmosfera inerte. Isso acontece com as reações reversíveis em que a presença de produtos gasosos na zona de reação retarda a decomposição. Assim, para reações reversíveis sob a pressão aumentada do gás inerte, a decomposição ocorre em uma temperatura mais alta.
A figura apresenta o modelo cinético comum para 8 medições em N2, em que as 4 primeiras são medidas em diferentes taxas de aquecimento de 2, 5, 10 e 20 K/min sob a pressão normal, e as 4 últimas têm a mesma taxa de aquecimento de 20 K/min sob diferentes pressões de 5, 10, 20 e 50 bar.
Os detalhes do modo podem ser lidos em nosso guia prático Como analisar a decomposição dependente da pressão em gás inerte.
Projetos para tipos de dados arbitrários, que não são padrão em Kinetics Neo
Às vezes, o tipo de dados medidos difere dos tipos de dados padrão existentes em Kinetics Neo e recebemos muitas perguntas sobre a análise cinética desses dados https://kinetics.netzsch.com/en/f-a-q/is-it-possible-to-analyze-the-absorbance-or-concentration
Por esse motivo, acrescentamos dois tipos de projetos adicionais para dados arbitrários.
O primeiro é o Projeto Diferencial Arbitrário para dados diferenciais, contendo o pico de reação como o DSC. Pode ser, por exemplo, os dados de espectrometria de massa ou análise térmica diferencial.
O segundo tipo de projeto é o Projeto Integral Arbitrário para dados integrais, como TG. Podem ser as concentrações medidas, a conversão, o módulo de armazenamento, a absorbância ou outros dados semelhantes.
Reações de cura com controle de difusão para DEA ou reologia
As reações de cura e reticulação próximas à temperatura de transição vítrea são controladas por difusão.
Às vezes, é impossível medi-las pelo método DSC, pois, após a vitrificação, a reação de cura é muito lenta e o sinal de DSC é muito fraco. Portanto, outros métodos de medição são usados para estudar esse processo, como a análise dielétrica (DEA) ou a reometria.
Agora, a reação com controle de difusão, medida por DEA ou reometria, também pode ser analisada em Kinetics Neo:
Reações reversíveis
Nas reações reversíveis A⇌B, duas reações químicas ocorrem simultaneamente.
Na análise térmica, como DSC ou TG, o sistema é aberto e não há equilíbrio. A taxa de reação total dos dados medidos é a diferença entre a reação direta e a reação reversa:
Taxa de reação total=Taxa de reaçãopara frente - Taxa de reação para trás
A decomposição do carbonato de cálcio na presença de dióxido de carbono é uma reação reversível e a decomposição depende da pressão parcial deCO2.
O modelo cinético comum com o mesmo conjunto de parâmetros é criado para 9 medições, em que, para cada taxa de aquecimento (5,10,20K/min), três medições são feitas sob diferentes pressões parciais de CO2 (0,3 bar, 0,1 bar e 0 bar)
(consulte os detalhes em https://kinetics.netzsch.com/en/learn/how-to-analyze-reversible-reaction )
Novo tipo de reação DFn para difusão com reação de n-ésima ordem
As reações em sólidos geralmente dependem da geometria das partículas e, portanto, parecem reações de limite de fase, que é um caso parcial de reação de ordem n-ésima.
Muitos modelos cinéticos teóricos não consideram esse fato e, portanto, podem descrever bem apenas a parte inicial da curva experimental. Para que esses modelos se aproximem da realidade, na literatura são criados modelos avançados, em que a parte inicial corresponde ao modelo teórico puro e a parte final contém a dependência de n-ésima ordem.
Agora desenvolvemos o novo tipo de reaçãoDFn para a difusão de primeira dimensão com n-ésima ordem. O tipo de reação DFn considera o processo de difusão no material durante a decomposição. Ele acrescenta o mecanismo de difusão à reação clássica de n-ésima ordem (Fn).
As próximas figuras apresentam a taxa de decomposição em duas etapas para o polímero com o ajuste de acordo:
- reação clássica Fn (ajuste ruim)
- ajuste para o novo tipo de reação DFn .
Figura acima: modelo de etapa dupla, em que o pico principal é a reação Fn antiga. O ajuste é ruim, pois a difusão na reação principal não é considerada.
Figura acima: modelo de etapa dupla, em que o pico principal é a nova reação DFn (bom ajuste). O novo tipo de reação considera a difusão.
Cinética para dados medidos incompletos, onde a parte final da reação não está presente
Em algumas reações, a parte final da reação não pode ser medida, e o ponto final da medição não corresponde ao valor de conversão de 100%. Por exemplo, para a reação de cura com controle de difusão, a reação fica muito lenta após a vitrificação e quase não pode ser registrada por DSC.
Entretanto, em alguns casos, o efeito total (área total do pico ou perda de massa total) pode ser estimado por outras medições ou métodos, e esse valor pode ser usado para o cálculo do valor de conversão.
Agora podemos calcular a conversão para dados incompletos, em que a parte final da reação não é medida:
Além disso, nosso método numérico sem modelo funciona bem para esses dados, em que a energia de ativação é calculada sem problemas usando diferentes números de curvas medidas em diferentes valores de conversão.
Para obter informações adicionais, consulte nosso exemplo de treinamento: https://kinetics.netzsch.com/en/learn/how-to-calculate-conversion-for-incomplete-measured-data.