Descomposición térmica del tetracloruro de estaño basada en medidas de concentración de Cl- y Sn

Se ha estudiado experimental y teóricamente la cinética de la descomposición térmica del tetracloruro de estaño. Los cálculos de MO ab initio mostraron que el SnCl4 se descompone finalmente en Sn(3P) y cuatro átomos de cloro a través de cuatro canales de disociación de enlaces Sn-Cl posteriores. Se realizaron dos conjuntos de experimentos cinéticos utilizando un tubo de choque equipado con espectroscopia de absorción de resonancia atómica (ARAS). Primero se midieron los átomos de cloro en el rango de temperatura de 1250-1700 K y el rango de densidad total de 1,7 × 1018 a 8,9 × 1018 moléculas cm-3. El coeficiente de velocidad para el paso de reacción inicial, SnCl4 (+M) → SnCl3(2A1) + Cl (+M) (ecuación 1a), se encontró en la región de fallo bastante cerca del límite de baja presión bajo las condiciones actuales. El coeficiente de velocidad de segundo orden basado en las mediciones del átomo de Cl se determinó como k1a2nd = 10-5,37±0,62 exp cm3 molécula-1 s-1 (límites de error al nivel de 2 desviaciones estándar). El segundo grupo de experimentos se llevó a cabo detectando átomos de estaño en el rango de temperatura de 2250-2950 K y a una densidad total de 3,2 × 1018 moléculas cm-3. Los coeficientes de velocidad de segundo orden para los siguientes pasos de la reacción: SnCl2(1A1) (+M) → SnCl(2Π) + Cl (+M) (ecuación 3a) y SnCl(2Π) (+M) → Sn(3P) + Cl (+M) (ecuación 4a) se obtuvieron como k3a2nd = 10-8,36±0,86 exp cm3 molécula-1 s-1 y k4a2nd = 10-9,50±0,78 exp cm3 molécula-1 s-1, respectivamente. También se aplicaron los cálculos de Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus (RRKM) incluyendo la teoría variacional de estados de transición para las reacciones 1a y 3a. Los parámetros estructurales y las frecuencias vibracionales de los reactivos y los estados de transición necesarios para los cálculos RRKM se obtuvieron a partir de los cálculos MO ab initio. Las barreras energéticas de las reacciones, E0, que son los parámetros más sensibles en los cálculos, se ajustaron hasta que los coeficientes de velocidad RRKM coincidieron con los observados. Estos ajustes dieron como resultado E0,1a = 326 kJ mol-1 para la reacción 1a y E0,3a = 368 kJ mol-1 para la reacción 3a, en buen acuerdo con las energías de disociación del enlace Sn-Cl del SnCl4 y del SnCl2, demostrando que los datos experimentales para k1a y k3a eran teóricamente razonables y aceptables.