Kinetic applications of thermal analysis

Abstract

A study was undertaken to compare two computational methods of estimating kinetic parameters from thermoanalytical experiments. Examples illustrating the relationship between reaction complexity and validity of isothermalvs. non-isothermal kinetic analyses will be presented. Thermal decomposition of several compounds was studied both by isothermal and dynamic thermogravimetry (TG). For the isothermal runs, reaction order and activation energy were estimated using established methods. For the dynamic runs, the statistical method of nonlinear least squares was used to estimate all three kinetic parameters of the nth order decomposition reaction and their individual 95% confidence intervals. Both methods assumed Arrhenius temperature dependence.

Zusammenfassung

Es wurde eine Untersuchung zum Vergleich von zwei Methoden zur Berechnung von kinetischen Parametern aus Ergebnissen thermoanalytischer Experimente unternommen. Beispiele werden angegeben, die die Beziehung zwischen isothermer und nichtisothermer kinetischer Analyse in Bezug auf Komplexizität der Reaktion und Gültigkeit illustrieren. Die thermische Zersetzung verschiedener Verbindungen wurde mittels isothermer und dynamischer Thermogravimetrie (TG) untersucht. Aus den isothermen Versuchsergebnissen wurden die Reaktionsordnung und Aktivierungsenergie nach den üblichen Methoden bestimmt. Aus den dynamischen Versuchsdaten wurden alle drei kinetischen Parameter der Reaktion n-ter Ordnung und deren individuelle 95%-Konfidenzintervalle nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt. Beide Methoden setzen eine Temperaturabhängigkeit entsprechend der Arrhenius-Gleichung voraus.

Резюме

Проведено сопоставл ение двух вычислител ьных методов, используемы х для определения кинетич еских параметров на о снове термоаналитических данных. Представлены примеры, показывающи е взаимосвязь между с ложностью реакции и обоснованн остью изотермическо го кинетического анали за но отношению к неизотермическому. Т ермическое разложен ие нескольких соединен ий было изучено как изотермическим, так и динамическим метода ми ТГ. Для изотермическо го режима по известны м методам были вычислены поряд ок реакции и энергия активации. Дл я динамического режи ма был использован статист ический метод нелинейных наименьш их квадратов для оцен ки всех трех кинетических параме тровn-го порядка реакции разложения и их 95% доверительных инт ервалов. В обоих методах предпо лагалась аррениусовская темп ературная зависимос ть.