Método de análise baseado em modelo (ajuste de modelo)
A cinética exclusiva baseada em modelos para análise abrangente de reações químicas
Aproximadamente 95% de todas as reações químicas são reações em várias etapas. Isso requer um mecanismo analítico de várias etapas, como o oferecido pelo softwareKinetics Neo .
O método de análise cinética baseado em modelo (ajuste de modelo) é o método de análise para processos químicos complexos que consistem em etapas de reação individuais, em que cada etapa pode ser conectada individualmente a outras etapas de reação (consecutivas, competitivas, independentes) para construir o 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 do processo complexo. O método baseado em modelo descreve a taxa de reação de reações químicas de várias etapas pelo sistema de equações cinéticas em que cada etapa de reação tem sua própria equação cinética e seu próprio tripleto cinético contendo energia de ativação, fator pré-exponencial A e tipo de reação.
O resultado do método baseado em modelos é o modelo cinético com parâmetros cinéticos para cada etapa da reação. Os parâmetros cinéticos são encontrados a partir do melhor ajuste do modelo cinético aos dados experimentais. O método baseado em modelos pode mostrar a taxa de reação para cada etapa e a concentração de cada reagente.
A extraordinária análise baseada em modelo foi desenvolvida pela NETZSCH. Ela usa cálculos matemáticos poderosos de última geração para criar o melhor modelo cinético; os diferentes modelos cinéticos também podem ser comparados estatisticamente. Portanto, essa abordagem não tem nenhuma das desvantagens que podem ser observadas ao usar métodos sem modelos.
A análise cinética baseada em modelos baseia-se em três premissas:
1. A reação consiste em várias etapas de reação elementares, e a taxa de reação de cada etapa pode ser descrita por uma equação cinética própria para a etapa em questão, dependendo da concentração do reagente inicial ej, da concentração do produto pj, do fator pré-exponencial Aj e da energia de ativação Ej, específica apenas para essa etapa com o número j, como segue:
Cada etapa tem seu próprio tipo de reação descrito pela função fj (ej;pj).
Alguns exemplos dessas funções incluem uma reação de segunda ordem que tem f = e2, uma reação de Prout-Thompkins com aceleração que tem f = empn e uma reação com uma difusão unidimensional que tem f = 0,5/p. O número de equações cinéticas é igual ao número de etapas de reação; a concentração de cada reagente aumenta para as etapas de reação em que esse reagente é um produto e diminui para as etapas de reação em que esse reagente é uma substância inicial.
2. Todos os parâmetros cinéticos, incluindo a energia de ativação, o fator pré-exponencial, a ordem de reação e o tipo de reação, são considerados constantes durante o progresso da reação para cada etapa individual da reação.
3. O sinal termoanalítico total é a soma dos sinais das etapas individuais da reação. O sinal de cada etapa é calculado como a taxa de reação multiplicada pelo efeito total da etapa em questão; por exemplo, a mudança total de entalpia ou a perda total de massa.
Designer de modelo flexível exclusivo no Kinetics Neo
A análise cinética baseada em modelo oferece a possibilidade de design visual para modelos cinéticos com um número ilimitado de etapas conectadas em quaisquer combinações.
os modelos podem ser projetados de forma flexível, adicionando novas reações como etapas independentes, consecutivas ou competitivas em qualquer lugar do modelo.
uma etapa de reação simulada pode ser movida visualmente para a etapa correspondente na curva experimental. Em seguida, os parâmetros dessa etapa podem ser otimizados.
Resultados do método baseado em modelos
O mecanismo Kinetics Neo usa métodos de regressão não linear e permite a otimização de parâmetros para etapas individuais ou para o modelo completo. Os resultados do ajuste apresentam a concordância entre as curvas experimentais e simuladas para:
- Sinal
- Conversão
- Taxa de conversão
- Concentração de todos os reagentes
- Taxas de reação para todas as etapas