Análise de Friedman

A análise de Friedman é o método de análise cinética sem modelo (isoconversional) que calcula a dependência da energia de ativação E(α) em relação ao Grau de conversãoO grau de conversão α na cinética química é o parâmetro sem dimensão dependente do tempo do processo cinético, como reação química ou cristalização, que mostra que parte dele já foi concluída.grau de conversão α.

É sempre necessário verificar se esse método sem modelo é válido para ser usado e se é aplicável devido às restrições dos métodos sem modelo.

A análise de Friedman pertence ao grupo de métodos diferenciais sem modelo em que, primeiro, a derivada da equação cinética principal (1) deve ser encontrada e, em seguida, o logaritmo deve ser obtido.

Derivada e, em seguida, logaritmo para análise de Friedman:

Se os pontos com o mesmo grau de conversão (pontos isoconversionais) forem obtidos a partir de experimentos realizados em diferentes condições de temperatura, os valores de ln[A(α)f(α)] serão os mesmos para todos eles, e a Eq. (2) assumirá a forma de uma reta

y=b+ax (3)

onde:

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

O gráfico de Friedman y(x) se apresenta como um conjunto de retas para diferentes valores de α, onde, para cada α, a energia de ativação pode ser determinada a partir da inclinação e o pré-expoente a partir da interceptação, para f(α) conhecido (ou assumido).

Vantagens e desvantagens deste método e uma tabela comparativa com outros métodos.

Exemplo

Decomposição do La(OH)_₃:

Fig. 2: Gráfico de Friedman contendo linhas retas para diferentes valores de conversão α.

Fig. 3 Energia de ativação de Friedman, E(α).

Fig. 4 Pré-expoente de Friedman A(α) (para a suposição de reação de primeira ordem).

Fig. 5 Comparação entre os resultados experimentais (símbolos) e a simulação (linhas contínuas) para as dependências de Friedman E(α) e A(α).

É sempre necessário simular as curvas pelo método de Friedman e compará-las com o experimento. Essa comparação ajuda a verificar se o método de Friedman é adequado para a análise da reação atual.

Kinetics Neo

Este método é utilizado em Kinetics Neo software como método sem modelo Friedman .

Referência

Friedman, H.L. (1964), Cinética da degradação térmica de plásticos formadores de carvão a partir da termogravimetria. Aplicação a um plástico fenólico. Journal of Polymer Science Part C: Polymer Symposia6(1), 183–195. https://doi.org/10.1002/polc.5070060121