Introducción

El término “cinética no isotérmica” apareció a finales de la década de 1950 como resultado del extenso desarrollo de métodos termonalíticos. En ese momento aparecieron los primeros analizadores térmicos comerciales, proporcionando suficiente precisión y reproducibilidad de los datos registrados. También se reconoció que cualquier curva termoanalítica contiene información cinética sobre un proceso en un rango de temperatura dado. Se han sugerido numerosos métodos para estimar los parámetros de Arrhenius a partir de los resultados del análisis térmico (TA) [1]. Sin embargo, estudios posteriores han demostrado que la simplicidad experimental está en proporción inversa a la complejidad de los cálculos para evaluar los mecanismos de los procesos y determinar sus características.

Se recomienda encarecidamente familiarizarse con el trabajo de Vyovkin et al. [2]. Este trabajo fue desarrollado por el Comité Cinético de la Confederación Internacional de Análisis Térmico y Calorimetría (ICTAC) como recomendaciones para la evaluación confiable de los parámetros cinéticos a partir de los datos obtenidos mediante métodos de análisis térmico.

En la medida en que el experimento TA trata básicamente de muestras sólidas, los estudios cinéticos que utilizan métodos termoanalíticos se refieren a reacciones heterogéneas. El análisis cinético se basa principalmente en la termogravimetría (TG) y, en menor medida, en los datos de calorimetría diferencial de barrido (DSC). A continuación se discuten las razones de ello.

Un análisis cinético formal utilizando datos de TA para describir reacciones heterogéneas se basa en ciertas relaciones empíricas, a las que se puede asignar un significado físico, teniendo en cuenta ciertas nociones a priori del mecanismo de reacciones que ocurren en un sistema.

El razonamiento detrás del uso de un enfoque empírico es el siguiente:

1. A menudo es bastante difícil sugerir un modelo físico y geométrico que se corresponda con el carácter del proceso durante todo el curso de la reacción en el rango de temperatura considerado. Además, para sistemas polidispersos en los que ocurren procesos paralelos (como en sistemas macromoleculares con moléculas de diferente tamaño), modelar es una tarea bastante desafiante, por lo que es mejor usar una descripción física y matemática del proceso general.
2. Para fines prácticos, un estudio detallado del mecanismo de reacción es de menor importancia que la optimización del proceso al determinar el efecto de diferentes condiciones experimentales sobre su velocidad.
3. El uso de relaciones empíricas en la cinética permite obtener fácilmente características numéricas. Sin embargo, sin un análisis adecuado de los resultados, es imposible darles un sentido físico estricto. Un ejemplo típico es el uso indiscriminado de los conceptos de cinética de reacción homogénea para describir reacciones heterogéneas.

Este manual se centra en el uso del software Netzsch para la descripción cinética formal de reacciones heterogéneas basadas en datos de TA. El paquete del programa comprende los siguientes programas: el programa Thermokinetics para resolver problemas cinéticos inversos y directos, es decir, para estimar parámetros de Arrhenius, para encontrar el tipo de función estadísticamente más probable para describir el proceso bajo consideración, y para realizar predictivos ; el programa de separación de picos para descomponer curvas multimodales en componentes separados; y el programa de simulación térmica considerando los efectos de escalado sobre la base de los resultados del cálculo de termocinética.