Análisis Friedman

El análisis de Friedman es un método de análisis cinético sin modelo (isoconversional) que calcula la dependencia de la energía de activación E(α) respecto al Grado de conversiónEl grado de conversión α en cinética química es el parámetro adimensional dependiente del tiempo de un proceso cinético como la reacción química o la cristalización, que muestra qué parte del mismo ya ha finalizado.grado de conversión α.

Siempre es necesario comprobar si este método sin modelo es válido para ser utilizado y es aplicable debido a las restricciones de los métodos sin modelo.

El análisis de Friedman pertenece al grupo de métodos diferenciales sin modelo en los que, en primer lugar, debe hallarse la derivada de la ecuación cinética principal (1) y, a continuación, debe tomarse el logaritmo.

Derivada y luego logaritmo para el análisis de Friedman:

Si los puntos con el mismo grado de conversión (puntos isoconversionales) se obtienen a partir de experimentos realizados en condiciones de temperatura diferentes, los valores de ln[A(α)f(α)] serán los mismos para todos ellos y la ecuación (2) tendrá la forma de una recta

y = b + ax (3)

donde:

y = ln(dα/dt)
b = ln[A(α)f(α)]
a = E/R
x=-1/T .

El gráfico de Friedman y(x) se presenta como un conjunto de rectas para diferentes valores de α, donde para cada α la energía de activación se puede hallar a partir de la pendiente y el preexponente a partir de la intersección, para un f(α) conocido (o supuesto).

Ventajas y desventajas de este método y tabla comparativa con otros métodos.

Ejemplo

Descomposición de La(OH)_₃:

Fig. 2: Gráfico de Friedman con líneas rectas correspondientes a diferentes valores de conversión α.

Fig. 3. Energía de activación de Friedman, E(α).

Fig. 4: Preexponente de Friedman A(α) (para el supuesto de una reacción de primer orden).

Fig. 5. Comparación entre los experimentos (símbolos) y la simulación (líneas continuas) para las dependencias de Friedman E(α) y A(α).

Siempre es necesario simular las curvas por el método de Friedman y compararlas con el experimento. Esta comparación ayuda a comprobar si el método de Friedman es adecuado para el análisis de la reacción actual.

Kinetics Neo

Este método se utiliza en Kinetics Neo software como método sin modelos Friedman .

Referencia

Friedman, H.L. (1964), «Cinética de la degradación térmica de los plásticos que forman carbón a partir de la termogravimetría. Aplicación a un plástico fenólico». Journal of Polymer Science, Parte C: Polymer Symposia, 6(1), 183-195. https://doi.org/10.1002/polc.5070060121