بررسي نظري و تجربي سنتز تلوريم هگزافلوئوريد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

دكتري

چكيده در اين رساله، به مطالعه توليد تلوريم هگزافلوئوريد از طريق فلوئورداركردن تلوريم در فاز گازي در دو بخش تجربي و نظري پرداخته شده‌است. TeF6 يكي از رايج ترين تركيب‌هاي هگزافلوئوريد با كاربردهاي مهم صنعتي و قابل توجه است. در پژوهش اول، توليد تلوريم هگزافلوئوريد از طريق فلوئورداركردن فلز تلوريم مورد برررسي قرار گرفته‌است. ابتدا، انواع روش‌هاي سنتز تلوريم هگزافلوئوريد با بررسي مقالات علمي و اختراع‌هاي ثبت‌شده بررسي شدند. پس از تحليل و بررسي انواع روش‌هاي سنتزي و انتخاب بهترين روش، فعاليت‌هاي آزمايشگاهي با همكاري شركت سوخت راكتورهاي هسته‌اي اصفهان (سوره) و پژوهشكده‌ي چرخه‌ي سوخت پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌اي (سازمان انرژي اتمي ايران) آغاز شد. توليد تلوريم هگزافلوئوريد از طريق فلوئورداركردن پودر تلوريم در يك سيستم آزمايشگاهي طراحي شده انجام شد. سپس، شرايط مناسب براي انجام واكنش توليد تلوريم هگزافلوئوريد مانند دما، فشار، زمان فلوئورداركردن، تاثير كاتاليست و مقدار ماده‌ي واكنش‌گر مورد بررسي قرارگرفت. در مجموعه‌ي اين آزمايش‌ها؛ دماي C° 150، زمان فلوئورداركردن 75 دقيقه و فشار bar3 به‌عنوان شرايط مناسب براي توليد TeF6 در راكتور بستر ثابت به‌دست آمد. هم‌چنين، با افزودن كاتاليست كلسيم فلوئوريد (CaF2) در اين واكنش‌ها، ميزان واكنش‌پذيري پودر تلوريم با گاز فلوئور افزايش يافت كه ناشي از بازكردن منافذ موجود در پودر واكنش‌گر در راكتور و افزايش سطح تماس تلوريم با گاز فلوئور است. پس از انجام هر فرايند توليد تلوريم هگزافلوئوريد، شناسايي كيفي و كمي محصول توليد‍شده با استفاده از FT-IR و هيدروليز TeF6 در حضور KOH يا H2O و تعيين مقدار تلوريم با روش جذب اتمي انجام شد. در پژوهش دوم، يك مطالعه‌ي نظري (سينتيكي و ترموديناميكي) بر روي چند مسير مكانيسم واكنش تشكيل TeF6 در فاز گازي انجام شد (Te(s) + 3F2(g)  TeF6(g)). مسير انرژي مطلوب با شكستن هموليتيك پيوند مولكول هاي F2 و تشكيل گونه‌هاي [TeF]• و F•آغاز مي‌شود. از واكنش بين اين دو گونه، TeF2 به عنوان حدواسط تشكيل مي‌شود. با استفاده از F2(g) اضافي در واكنش و شكستن هتروليتيك پيوند F2 در حضور TeF2؛ گونه‌هاي يوني از جمله +[TeF3] وF- تشكيل مي‌شوند كه با يكديگر واكنش داده و TeF4 توليد مي‌شود. از واكنش TeF4 با F2، TeF6 تشكيل مي‌شود. در اين پژوهش؛ ساختارهاي بهينه‌ي واكنش‌دهنده‌ها (REs)، حالت‌هاي گذار (TSs)، تركيب‌هاي حدواسط (IMs) و فرآورده‌ها (PRs) براي هر مسير تعيين شدند. در فرايند توليد تلوريم هگزافلوئوريد، واكنش[TeF3]+ با گاز F2، كندترين مرحله‌ي واكنش است (k= 15.71 × 10-33 m3/mol.s) و به‌عنوان مرحله‌ي تعيين‌كننده‌ي سرعت انتخاب مي‌شود. هم‌چنين در اين پژوهش، تاثير دما روي سرعت واكنش‌هاي به‌دست‌آمده در مكانيسم توليد TeF6 بررسي شد. با افزايش دماي واكنش از 25 به 150 درجه‌ي سانتي‌گراد، سرعت واكنش به‌طور چشم‌گيري افزايش يافت.تمام محاسبه‌ها با استفاده از نظريه‌ي تابعي چگالي (DFT) انجام شد.

213118

شيمي معدني

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

حسين فرّخ پور، محمّدرضا قاسمي

شهرام تنگستاني نژاد، فاطمه داور، كيومرث اسكندري، مجتبي باقرزاده

حسن حدادزاده، جواد كريمي ثابت