Uma introdução às reações de ordem n-ésima e de autocatálise

2. Sistema de reação homogêneo

Um sistema de reação homogêneo é um tipo de sistema de reação ideal em que as moléculas reagentes se distribuem uniformemente no sistema. Em um sentido macroscópico, não há diferenças significativas de concentração em diferentes regiões. Para cada ponto de tempo, a taxa de reação é a mesma em todo o sistema. Nesse tipo de sistema de reação, além da temperatura, o único fator dominante para a taxa de reação é a concentração molecular e a mudança nela.

Por outro lado, um sistema de reação heterogêneo (às vezes também chamado de não homogêneo) tem um conceito claro de interface de reação. As reações moleculares ocorrem somente em interfaces desse tipo. Nesse tipo de sistema, a mudança na concentração não é mais o fator dominante para a taxa de reação.

De fato, fora da interface, o reagente sempre mantém a concentração inicial e a taxa de reação é sempre zero. Além da temperatura, o fator que domina a taxa de reação com relação à interface é simplesmente a propriedade de geometria da própria interface , juntamente com sua evolução ao longo do tempo (expansão, contração, espessamento) e do espaço (unidimensional, bidimensional, tridimensional).

Tanto os sistemas homogêneos quanto os heterogêneos são modelos matemáticos ideais. Os sistemas reais de reação química costumam ser mais complicados, mas para reações de pequeno porte (como medições de análise térmica com uma quantidade de amostra de aproximadamente 10 mg) e sob a suposição de transferência idealizada de massa e calor, a maioria das reações pode ser atribuída a um desses dois sistemas.

No campo da análise térmica, normalmente as reações uniformes em fase líquida (como reações em solução) podem ser classificadas como reações homogêneas , enquanto as reações que envolvem várias fases (gás/sólido, líquido/sólido, gás/líquido, sólido/sólido, líquido/líquido) devem ser heterogêneas. Mas algumas reações uniformes em fase sólida sem um conceito claro de interface de reação às vezes também podem ser simplificadas para um modelo homogêneo.

Uma vez obtido 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 para um sistema de reação de pequeno porte, uma correção adicional para a transferência de massa e calor deve ser aplicada a fim de aumentar a escala para a aplicação real no setor.

Observação: aqui, os termos "homogêneo" e "heterogêneo" referem-se apenas aos estados de fase do reagente e do produto. É irrelevante se a composição do material é uma substância quimicamente pura ou não.

Um exemplo seria a cristalização de um sólido: embora o material possa ser "puro" no sentido químico, se o estado de fase da região cristalizada for diferente do estado de fase da região amorfa, a reação será heterogênea.

Outro exemplo é a cura de resina reforçada com fibra. Embora macroscopicamente o material seja um composto contendo várias composições (resina, fibra etc.), em uma escala menor a distribuição da fibra também pode não ser tão uniforme. No entanto, se ignorarmos a interação da resina e da fibra e supormos que a reação de cura ocorre apenas dentro da resina líquida, ela ainda poderá ser classificada como uma reação homogênea .