Mikrokinetische

Mikrokinetiek, ook wel microkinetische modellering genoemd, is een benadering in de chemische kinetiek die de kinetiek van reacties op moleculair en oppervlaktniveau beschrijft door de individuele, elementaire stappen expliciet te modelleren. Voor elke stap worden rateconstanten afgeleid uit overgangstoestanden of bepaald uit experiment, en wordt rekening gehouden met adsorptie, desorptie en interacties tussen adsorbeerde soorten.

In een microkinetisch model bestaat het reactienetwerk uit een reeks elementaire stappen, zoals adsorptie van gasmoleculen op een oppervlak, desorptie, oppervlakkige reacties en diffusie tussen adsorptieplaatsen. De tijdsafhankelijke veranderingen van de oppervlaktesporen (coverages) worden beschreven met een systeem van gekoppelde gewone differentiaalvergelijkingen; in veel gevallen wordt ook de gasfase in de vergelijking meegenomen. Inputdata bestaan vaak uit energetische gegevens en rateconstanten, verkregen via experimenten of first-principlesberekeningen zoals DFT. Soms worden eenvoudige veronderstellingen over adsorptiesites toegepast (bijv. Langmuir), maar veel modellen laten complexe interacties toe.

Oplossingen leveren kwantitatieve voorspellingen zoals turnover frequency (TOF), selectiviteit en de invloed van coverages op de kinetiek. Microkinetische modellen worden gevoed door experiment- of theoretische data en fungeren als brug tussen atomistische inzichten en praktijktijdelijke katalysatorontwerpen.

Toepassingen omvatten vooral het spectrum van heterogene katalyse, elektrochemie en brandstofceltechnologie. De methode biedt inzicht in reactiestrajecten en tussenproducten en ondersteunt het ontwerp en de optimalisatie van katalysatoren. Beperkingen betreffen de afhankelijkheid van nauwkeurige inputdata, de veronderstelling van uniforme oppervlakteterreinen en de rekentijd bij grote netwerken.