reaktiojärjestelmästä

Reaktiojärjestelmä tarkoittaa tietyssä tilassa ja ympäristössä tapahtuvien kemiallisten reaktioiden sekä niiden vuorovaikutusten kokonaisuutta. Siihen kuuluvat reagoivat aineet, tuotteet, mahdolliset välituotteet sekä katalyytit tai muut vaikuttimet. Järjestelmä voidaan kuvata sekä suljettuna että avoimena, jolloin aineiden poistuminen tai lisäys vaikuttaa dynamiikkaan ja lopullisiin tuottoihin.

Järjestelmän kuvaamiseen käytetään usein reaktioverkkoa ja kineettisiä malleja. Stoikiometria määrittelee, miten aineet muuttuvat toisikseen, kun taas kineettinen palaute kuvaa reaktioiden nopeuksia ja niiden riippuvuutta lämpötilasta, paineesta sekä katalyyttisestä aktiivisuudesta. Yleisimpiä kineettisiä malleja ovat mass action -laki sekä biokemialliset mallit, kuten Michaelis–Menten -tyyppiset muodot, joita sovelletaan sekä synteettisiin että biologisiin järjestelmiin.

Järjestelmiä voidaan tarkastella erilaisissa tiloissa, esimerkiksi erä- (batch) kuten kokeellisissa tutkimuksissa, tai jatkuvissa prosesseissa, kuten CSTR- (continuously stirred-tank reactor) ja PFR-tyyppisissä malleissa. Näissä rakenteissa on olennaista huomioida sekä reaktioiden kemialliset verrannollisuudet että kuljetusilmiöt, kuten sekoittuminen ja diffusio.

Reaktiojärjestelmän ymmärtäminen on keskeistä kemianteollisuudessa, bioteknologiassa, ympäristötutkimuksessa ja systeemibiologiassa, sillä se mahdollistaa prosessien suunnittelun, optimoinnin sekä ympäristövaikutusten arvioinnin. Tietämykseen sisältyy sekä perusperiaatteet että sovellukset, joissa reaktioiden verkostot ohjaavat tuotantotuloksia ja dynamiikkaa.