Análise de Ozawa-Flynn-Wall

A análise de Ozawa-Flynn-Wall é o método de análise cinética isento de 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 para experimentos dinâmicos com diferentes taxas de aquecimento constante β.

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 Ozawa-Flynn-Wall pertence ao grupo de métodos integrais sem modelo em que, primeiramente, a integral da equação cinética principal (1) deve ser encontrada e, em seguida, o logaritmo deve ser obtido.

Integral e, em seguida, logaritmo para a análise de Ozawa-Flynn-Wall:

A aproximação de Doyle da Eq2 tem dependência linear:

Onde:

Se os pontos com o mesmo grau de conversão (pontos isoconversionais) forem obtidos a partir de experimentos realizados com diferentes taxas de aquecimento, os valores de ln[A(α)/F(α)] serão os mesmos para todos eles e a Eq. (3) assumirá a forma de uma reta

y=b+ax (4)

onde:

y=ln(β)
b=5,3305+ ln[A(α)/F(α)]
a=1,052 E/R
x=-1/T .

O gráfico de Ozawa 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).

Uma aproximação mais precisa da equação (2) é não linear e fornece uma energia de ativação mais precisa. (Veja o método refinado na norma ASTM E698).

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

Exemplo

Decomposição do La(OH)_₃:

Fig. 2: Gráfico de Ozawa-Flynn-Wall contendo retas correspondentes a diferentes valores de conversão α.

Fig. 3 Energia de ativação E(α) de Ozawa-Flynn-Wall.

Fig. 4 Pré-expoente A(α) de Ozawa-Flynn-Wall (para a hipótese de reação de primeira ordem).

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

Observa-se que o método sem modelo de Ozawa-Flynn-Wall tem o problema da reação em várias etapas, em que as etapas da reação têm grande diferença na energia de ativação. É sempre necessário simular as curvas pelo método de Ozawa-Flynn-Wall e compará-las com o experimento. Essa comparação ajuda a verificar se o método de Ozawa-Flynn-Wall é adequado para a análise da reação atual.

KInetics Neo

Esse método é utilizado no software " Kinetics Neo " como o método sem modelo de Ozawa-Flynn-Wall.

Referência

Flynn, J.H.; Wall, L.A. Abordagem geral da termogravimetria de polímeros. Revista de Pesquisa do Departamento Nacional de Padrões – A. Física e Química70A(6), 487–524 (novembro–dezembro de 1966). Artigo 70A6-422.

https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/70A/jresv70An6p487_A1b.pdf