pintareaktiokäyriä

Pintareaktiokäyrät ovat kuvaajia, jotka esittävät kemiallisen reaktion nopeuden riippuvuuden pinnan reaktiosysteemien tekijöistä. Ne ovat keskeinen väline pintakemian ja heterogeenisen katalyysin tutkimuksessa, jossa reagoiva aineosien välinen vuorovaikutus tapahtuu katalysaattorin pinnalla.

Pintareaktiokäyriä voidaan esittää monella eri tavalla. Yleisimmät x-akselit ovat peittävyys theta (pinnan molekyylien täyttöaste), osapaineet p_i reagoiville aineille, lämpötila T tai aika, kun taas y-akselina on reaktionopeus r tai toft,. Käyrät voivat osoittaa, miten nopeus muuttuu esimerkiksi reagoivien aineiden vastaanottoon nähden tai miten kattavuus vaikuttaa reaktioon.

Käyrillä voidaan analysoida mekanismeja ja löytää, mikä on reaktionopeuden määrittävä vaihe. Esimerkkejä ovat Langmuir-Hinshelwood- ja Eley-Rideal -mekanismit, joiden perusteella käsitellyt käyrät voivat viitata adsorptiopäätöksiin tai suoraan pinnalla tapahtuvaan reagointiin. Usein pintareaktiokäyrät paljastavat peittävyysvaikutuksia: nopeus kasvaa ensin peittävyyyden kasvaessa, mutta lopulta laskee, kun pinnan kattavuus on liian korkea kilpailun ja passivoinnin vuoksi.

Käyriä käytetään sekä kokeellisissa että mikrokineettisissä malleissa. Niiden avulla voidaan arvioida epäorgaanisten ja biologisten katalyyttien toimintaan liittyviä parametreja, kuten adsorptiokertoimia, aktivaatioenergiaa ja reaktionopeuden kestoa nopeusmittauksissa. Pintareaktiokäyrät voivat siten tukea suunnittelua ja optimointia katalyysiprosesseissa.

Lisätietoja: Langmuir-Hinshelwood- ja Eley-Rideal -mekanismit, adsorptio- ja desorptioilmiöt, mikro-kineettiset mallit.