Разложение глюкозы

Глюкоза широко используется в фармацевтической промышленности как наполнитель и связующее для таблеток а также как подсластитель. Термическое разложение глюкозы исследовано здесь посредством термогравиметрического анализа.

условия измерений
приборNETZSCH TG 209
масса образца /мг2.7 ... 2.9
скорости нагрева/(K/мин)1,2,5,10
атмосферааргон
скорость потока газа/(мл/мин):20
Conditions of Measurements
InstrumentNETZSCH TG 209
Sample mass/mg2.7 ... 2.9
heating rate/(K/min)1,2,5,10
AtmosphereArgon
Gas flow rate/(ml/min)20

Термическое разложение глюкозы

Продуктом первой стадии разложения в основном является вода. Полная потеря массы в этой стадии не зависит от скорости нагрева. Потеря же массы во второй стадии сильно зависит от скорости нагрева. Это достаточное подттверждение того, что после окончания первой стадии последующее разложение происходит по меньшей мере двумя различными конкурирующими путями.
Этих утверждений уже достаточно для построения кинетической модели полного процесса (см. результат симулирования кинетического процесса).

Необходимо снова подчеркнуть, что эта модель носит формальный характер. В частности, никакой информации о химических реакциях не может быть получено только из термогравиметриических данных. Значительно больше информации может быть получено при совмещении измерений термогравиметрии и масс-спектроскопия.

модель-независимый анализ согласно Ozawa-Flynn-Wall
График энергии активации от степени превращения дает значение энергии активации для первой стадии приблизительно 110 кДж/моль, а для преобладающей части второй стадии приблизительно 180 кДж/моль.

Results of model fit

Результаты полученные для кинетического моделирования

моделирование термического разложения глюкозы
Трехстадийная реакция, содержащая конкурирующие стадии, позволяет получить высокую степень совпадения для смоделированных и измеренных данных термогравиметрических измерений.

кинетические параметры, полученные в результате оптимизации с использованием метода нелинейной регрессии

#параметрзначениестанд.отклонение
0

lg A1/s^-1

10.600.31
1

Act.Energy 1/(kJ/mol)

122.832.75
2

 

React.order 1

1.580.16
3

lg A2/s^-1

14.410.74

4

Act.Energy 2/(kJ/mol)182.147.92

5

React.order 21.800.05

6

lg A3/s^-1- 3.540.72

7

Act.Energy 3/(kJ/mol)5.447.88

8

React.order 3

 

1.200.68
9

Follow.React.1

0.270.012
10

CompReact. 2

1.00постоянное значение
11

CompReact. 3

0.030.06
12

MassLoss1

84.010.35
13

MassLoss2

84.01 равно параметру 12
14

MassLoss3

84.01 равно параметру 12
15

MassLoss4

84.01 равно параметру 12
коэффициент корреляции0.99973

Процесс с ветвлением дает специфичное поведение концентраций реагентов: при изменении температуры для изотермической реакция происходит изменение конечных конценираций продуктов C и D.

При температуре 210 °C большая часть вещества В, являющегося твердым продуктом первой стадии разложения, переходит в продукт D. И наоборот, при температуре 280 °C большая часть вещества В переходит в продукт C. Такое поведение вызвано большой разностью в энергиях активации для стадии 2 и стадии 3.