mikrokinetisch

Mikrokinetisch modelleren is een benadering in de chemie en reactorengineering die de chemische reactiemechanismen op moleculair niveau beschrijft door een netwerk van elementaire stappen te modelleren. Deze methode wordt vooral toegepast in heterogene katalyse en elektrochemie om de relatie tussen moleculaire gebeurtenissen aan een oppervlak en de macrokine­tiek te begrijpen. In plaats van afhankelijk te zijn van enkele empirische snelheidswetten, legt mikrokinetiek de snelheid van elke stap vast via kinetische wetten en energetische parameters.

Een typisch mikrokinetisch model omvat een netwerk van elementaire stappen, zoals adsorptie, desorptie, omzettingen tussen adsorptievarianten en dimerisatie of migratie van oppervlaktedeeltjes. Voor elke stap worden de snelheden uitgedrukt met uitgaande activatierampen en pre-exponentiële factoren, vaak afgeleid uit DFT-berekeningen of literatuur. De tijdsafhankelijke dekking van oppervlaktestoffen wordt berekend door gekoppelde differentiaalvergelijkingen of, in strengere benaderingen, via kinetische Monte Carlo-simulaties. In de praktijk wordt vaak een quasi-steady-state- of pseudo-stationaire benadering toegepast op tussenproducten. Doordat zowel de dekking als de snelheden veranderen, kan het model voorspellingen opleveren voor turnover frequency en reactievolgorde, en het gedrag onder verschillende druk- en temperatuuromstandigheden verklaren.

Voordelen van mikrokinetiek zijn onder meer een mechanistische interpretatie van observaties en een directe koppeling tussen microscopische parameters en macrokine­tiek. Het kan helpen bij het ontwerp van katalysatoren en bij het begrijpen van de invloed van oppervlakte-activiteit. Beperkingen omvatten de noodzaak aan betrouwbare energetische input, de toenemende complexiteit bij grotere netwerken, en mogelijke aannames zoals homogene oppervlakken of afwezigheid van laterale interacties, die de nauwkeurigheid kunnen beperken.