Termoreaktiivisuus

Termoreaktiivisuus on ominaisuus, jossa aine tai järjestelmä reagoi lämpötilan muutokseen kemiallisesti tai fysikaalisesti. Se voi ilmetä sekä eksothermisinä että endothermisenä reaktiona ja voi johtaa nopeampiin reaktioihin, uuden rakenteen syntymiseen tai materiaalin hajoamiseen lämpötilan muuttuessa. Termoreaktiivisuus liittyy sekä reaktiokinetiikkaan että termodynamiikkaan: reaktioiden nopeus kasvaa yleensä lämpötilan noustessa, mikä voidaan kuvata Arrhenius-yhtälöllä.

Mekanismina termoreaktiivisuus voi johtua esimerkiksi lämpötilan aktivoinnista radikaalipolkimis- tai polymeroitumisprosesseissa, kovettumisreaktioissa, hajoamisreaktioissa tai vaihemuutoksissa. Jotta reaktio käynnistyy, on ylitetävä aktivoitumisenergia. Lämpötilan muutokset voivat siten muuttaa sekä reaktionopeutta että lopputulosta.

Tutkimus- ja valvontamenetelmät: Termoreaktiivisuutta arvioidaan pääasiassa kalorimetrisillä menetelmillä. Differenssiaalinen skannauskalorimetria (DSC) mittaa lämpövuotoa lämpötilan funktiona ja paljastaa reaktioiden alkua, kiihtymistä ja loppuvaiheen. Termogravimetria (TGA) seuraa massan muutoksia, jotka viittaavat hajoamiseen tai volatilisaatioon. Ominaisuutta tarkkaillaan myös termisen stabiilisuuden ja turvallisuuden näkökulmasta.

Sovellukset ja merkitys: Termoreaktiivisuutta hyödynnetään sekä teollisuudessa että tutkimuksessa. Esimerkkejä ovat lämpötilan mukaan kovettuvat tai kiinnittyvät liimat, lämpöä säätelevät polymerointi- ja hajoamisprosessit sekä energiavarastointijärjestelmät. Ymmärrys termoreaktiivisuudesta on tärkeää erityisesti turvallisuuden ja prosessien hallinnan kannalta, jotta ei synny hallitsemattomia lämpöreaktioita.