Journal of thermal analysis

, Volume 2, Issue 3, pp 301–324 | Cite as

Kinetic analysis of derivative curves in thermal analysis

  • T. Ozawa
Article

Abstract

Two methods of obtaining kinetic parameters from derivative thermoanalytical curves are proposed. The methods are based on the general form of kinetic formulae and are applicable to general types of reactions governed by a single activation energy. One method utilizes the linear relation between peak temperature and heating rate in order to estimate the activation energy, and only the information of the rate of conversion versus the temperature is necessary. The other method needs the information of both the conversion and the rate of conversion versus the temperature, and the Arrhenius plot is made for an assumed kinetic mechanism.

Keywords

Polymer Physical Chemistry Activation Energy Inorganic Chemistry Heating Rate 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Résumé

On propose deux méthodes pour déduire les paramètres cinétiques des thermogrammes dérivés. Elles reposent sur des formules cinétiques générales applicables aux réactions correspondant à une seule valeur d'énergie d'activation. L'une de ces méthodes utilise la relation linéaire entre la température du pic et la vitesse de chauffage pour estimer la valeur de l'énergie d'activation; seule la vitesse de conversion en fonction de la température nécessite d'être connue. L'autre méthode demande de connaître à la fois le taux et la vitesse de conversion en fonction de la température, et l'on effectue le tracé de l'équation d'Arrhénius pour le mécanisme cinétique supposé.

Zusammenfassung

Zwei neue Methoden zur Ermittlung von kinetischen Parametern wurden auf Grund von derivierten Kurven vorgeschlagen. Die Verfahren benutzen allgemeine kinetische Formeln, die anwendbar sind für alle Reaktionstypen, welche von einer einzigen Aktivierungsenergie beherrscht sind. Die eine Methode bedient sich der linearen Beziehung zwischen Spitzentemperaturen und Aufheizraten zur Errechnung der Aktivierungsenergie, allein in Kenntnis der Umwandlungsgeschwindigkeit als Funktion der Zeit. Die andere Methode benötigt die Kenntnis des Umwandlungsgrades und der Umwandlungsgeschwindigkeit als Funktion der Temperatur und ermittelt die Arrhenius'sche Gleichung für den vorausgesetzten kinetischen Mechanismus.

Резюме

Описано два метода по лучения кинетически х параметров по данным дифференциальной кривой. Методы основа ны на общей форме кине тических формул и их можно применять для реакци й общего типа, направл яемых единственной энерги ей активации. В одном из этих методо в для расчета энергии активации используется линейн ое соотношение между температурой п иков и скоростями наг рева, и таким образом необходима только информация о з ависимости скорости превращения от температуры.

Другой метод требует информации о превращ ении и о зависимости скорост и превращения от температуры и граф ик Аррениуса построе н по предположенному кин етическому механизму.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    J. H. Flynn andL. A. Wall, J. Res. Nat. Bur. Std., 70A (1966) 487.Google Scholar
  2. 2.
    H. G. Langer andR. S. Gohlke, Anal. Chem., 35 (1963) 1301.Google Scholar
  3. 3.
    G. P. Shulman, J. Macromol. Sci. (Chem.), A1 (1967) 107.Google Scholar
  4. 4.
    H. L. Friedman, J. Macromol. Sci. (Chem.), A1 (1967) 57.Google Scholar
  5. 5.
    D. E. Wilson andF. M. Hamaker, Thermal Analysis, Vol. 1, p. 517, ed. by R. F. Schwenker, Jr. and P. D. Garn, Academic Press, New York (1969).Google Scholar
  6. 6.
    F. Zitomer, Anal. Chem., 40 (1968) 1091.Google Scholar
  7. 7.
    T. Ozawa, Bull. Chem. Soc. Japan, 38 (1965) 1881.Google Scholar
  8. 8.
    R. Simha andL. A. Wall, J. Phys. Chem., 56 (1952) 707.Google Scholar
  9. 9.
    D. Mejzler, J. Schmorak andM. Levin, J. Polymer Sci., 46 (1960) 289.Google Scholar
  10. 10.
    G. P. Shulman andH. W. Lochte, J. Macromol. Chem., A2 (1968) 411.Google Scholar
  11. 11.
    N. H. Horowitz andG. Metzger, Anal. Chem., 35 (1963) 1464.Google Scholar
  12. 12.
    P. Murray andJ. White, Trans. Brit. Ceram. Soc., 54 (1955) 204.Google Scholar
  13. 13.
    H. E. Kissinger, Anal. Chem., 29 (1957) 1702); J. Res. Nat. Bur. Std., 57 (1956) 217.Google Scholar
  14. 14.
    C. D. Doyle, Nature, 207 (1965) 290.Google Scholar
  15. 15.
    J. H. Flynn andL. A. Wall, J. Polymer Sci., B4 (1966) 323.Google Scholar
  16. 16.
    J. H. Sharp andS. A. Wentworth, Anal. Chem., 41 (1969) 2060.Google Scholar
  17. 17.
    T. Ozawa, Bull. Chem. Soc. Japan, 39 (1966) 2071.Google Scholar
  18. 18.
    H. J. Borchardt andF. Daniels, J. Am. Chem. Soc., 79 (1957) 41.Google Scholar
  19. 19.
    H. J. Borchardt, J. Inorg. Nucl. Chem., 12 (1960) 252.Google Scholar
  20. 20.
    G. O. Piloyan, I. D. Ryabchikov andO. S. Novikova, Nature, 212 (1966) 1229.Google Scholar
  21. 21.
    L. Reich, J. Appl. Polymer Sci., 10 (1966) 1033.Google Scholar
  22. 22.
    A. V. Santors, E. J. Barrett andH. W. Hoyer, J. Am. Chem. Soc., 89 (1967) 4545.Google Scholar
  23. 23.
    L. J. Taylor andW. Watson, Anal. Chem., 42 (1970) 297.Google Scholar
  24. 24.
    K. Akita andM. Kase, J. Appl. Polymer Sci., A-1 5 (1967) 833; J. Phys. Chem., 72 (1968) 906.Google Scholar
  25. 25.
    R. L. Reed, L. Weber andB. S. Gottfried, Ind. Eng. Chem. Fundamentals, 4 (1965) 38.; ibid., 5 (1966) 287.Google Scholar
  26. 26.
    D. S. Thompson, Ind. Eng. Chem. Fundamentals, 5 (1966) 286.Google Scholar
  27. 27.
    H. L. Friedman, J. Polymer Sci., 45 (1960) 119.Google Scholar
  28. 28.
    R. R. Stromberg, S. Straus andB. G. Achammer, J. Polymer Sci., 35 (1959) 355.Google Scholar
  29. 29.
    P. K. Chatterjee, J. Polymer Sci., A-3 (1965) 4253.Google Scholar
  30. 30.
    J. Tateno, Trans. Faraday Soc., 62–7 (1966) 1885.Google Scholar

Copyright information

© Wiley Heyden Ltd., Chichester and Akadémiai Kiadó, Budapest 1970

Authors and Affiliations

  • T. Ozawa
    • 1
  1. 1.Electrotechnical LaboratoryTokyoJapan

Personalised recommendations