Decomposizione termica del tetracloruro di stagno basata su misure di concentrazione di Cl- e Sn

La cinetica della decomposizione termica del tetracloruro di stagno è stata studiata sperimentalmente e teoricamente. I calcoli MO ab initio hanno mostrato che SnCl4 alla fine si decompone in Sn(3P) e quattro atomi di cloro attraverso quattro successivi canali di dissociazione del legame Sn-Cl. Due serie di esperimenti cinetici sono stati eseguiti utilizzando un tubo d’urto dotato di spettroscopia di assorbimento a risonanza atomica (ARAS). Gli atomi di cloro sono stati misurati prima nell’intervallo di temperatura di 1250-1700 K e l’intervallo di densità totale di 1.7 × 1018 a 8.9 × 1018 molecole cm-3. Il coefficiente di velocità per la fase di reazione iniziale, SnCl4 (+M) → SnCl3 (2A1) + Cl (+M) (eq 1a), è stato trovato per essere nella regione di falloff abbastanza vicino al limite di bassa pressione nelle condizioni attuali. Il coefficiente di tasso del secondo ordine basato sulle misurazioni degli atomi di Cl è stato determinato essere k1a2nd = 10-5,37±0,62 exp cm3 molecola-1 s-1 (limiti di errore a livello di 2 deviazioni standard). Il secondo gruppo di esperimenti è stato effettuato rilevando gli atomi di stagno nell’intervallo di temperatura 2250-2950 K e a una densità totale di 3,2 × 1018 molecole cm-3. I coefficienti di tasso del secondo ordine per i successivi passi di reazione: SnCl2(1A1) (+M) → SnCl(2Π) + Cl (+M) (eq 3a) e SnCl(2Π) (+M) → Sn(3P) + Cl (+M) (eq 4a) sono stati ottenuti per essere k3a2nd = 10-8,36±0,86 exp cm3 molecola-1 s-1 e k4a2nd = 10-9,50±0,78 exp cm3 molecola-1 s-1, rispettivamente. I calcoli Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus (RRKM), compresa la teoria variazionale degli stati di transizione, sono stati applicati anche per le reazioni 1a e 3a. I parametri strutturali e le frequenze vibrazionali dei reagenti e degli stati di transizione necessari per i calcoli RRKM sono stati ottenuti dai calcoli MO ab initio. Le barriere energetiche delle reazioni, E0, che sono i parametri più sensibili nei calcoli, sono state regolate fino a quando i coefficienti di velocità RRKM hanno corrisposto a quelli osservati. Questi aggiustamenti hanno prodotto E0,1a = 326 kJ mol-1 per la reazione 1a e E0,3a = 368 kJ mol-1 per la reazione 3a, in buon accordo con le energie di dissociazione del legame Sn-Cl di SnCl4 e SnCl2, dimostrando che i dati sperimentali per k1a e k3a erano teoricamente ragionevoli e accettabili.