Die kinetische Reaktionsanalyse basierend auf sog. ‚single curve’ Experimenten birgt immanente Schwächen (Bestimmung der kinetischen Parameter aufgrund einer einzelnen statischen oder dynamischen Messung). Deshalb wurde in den vergangenen Jahren ‚multi-curve’ Methoden eingeführt, welche u.a. ausführlich anlässlich des ICTAC Kinetics Projects diskutiert wurden.

Chemische Reaktionen, insbesondere auch Zerfallsreaktionen sind oftmals zu komplex, als dass diese mittels einfacher Arrhenius-Parameter und den üblicherweise verwendeten Reaktionsmodellen (bspw. 1. Ordnung, n-te Ordnung etc.) beschrieben werden können. Diese Reaktionen zeigen grundsätzlich mehrstufige Charakteristiken: so verlaufen in der Regel mehrere Prozesse mit unterschiedlichen Mechanismen und Aktivierungsparameter nebeneinander und/oder beeinflussen sich gegenseitig (synergetisch oder antagonistisch). Durch diese Begebenheit können Reaktionen und ihre Geschwindigkeiten ausschliesslich durch komplexe Berechnungen beschrieben werden: die Parameter der Aktivierungsenergie sind demzufolge nicht mehr konstant, sondern anhängig von der Konversion der Reaktion a (E ≠ konst aber E = E(α)).

Diese isokonversionellen Methoden wurden durch Friedman und Ozawa-Flynn-Wall eingeführt. Die Angleichung der Aktivierungsenergie-Werte durch die differenzielle Methode (Friedman) mit der integrierenden Methode (Ozawa-Flynn-Wall) resultiert den grundlegenden Differenzial- und Integralrechnung. Nachfolgend finden Sie hierzu weiterführende Erläuterungen:

Die differenzielle isokonversionelle Methode von Friedman basiert auf der Arrhenius-Gleichung

mit

f(a) : die Funktion des Reaktionsumsatzes

A: präexponentieller Faktor

E: Aktivierungsenergie

R: allg. Gaskonstante

T : Temperatur

t: Zeit

Friedman führte den Logarithmus der Reaktionsumsatzrate da/dt als Funktion der reziproken absoluten Temperatur für jeden Reaktionsumsatz ein:

Unter Annahme dass f(a) konstant ist für jedes a, zeigt die Reaktionsumsatzrate da/dt gegenüber 1/T eine lineare Abhängigkeit mit der Steigung von m = -E/R.

Durch die Erweiterung des Ausdrucks

mit

kann die Reaktionsgeschwindigkeit und der Reaktionsfortschritt für beliebige Temperaturbedingungen unter folgender Beschreibung in Relation gebracht werden: