Análisis cinético de las reacciones de cloración y carbocloración de Óxido de Ytrio.

JUAN PABLO GAVIRÍA; DANIEL MIGUEL PASQUEVICH; ANA ESTER BOHÉ

TANDIL, BS. AS, ARGENTINA. 17-20 DE ABRIL

Congreso; XV CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUÍMICA Y QUÍMICA INORGÁNICA.; 2007

AAFQ

Sección F. Reactividad y mecanismo de reacciones térmicas y fotoquímicas Análisis cinético de las reacciones de cloración y carbocloración de Óxido de Ytrio Juan Pablo Gaviríaa, Ana Bohéa, Daniel Pasquevichaa, Ana Bohéa, Daniel Pasquevicha aCONICET, División Cinética Química – Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable - Centro Atómico Bariloche – CNEA, Av Bustillo 9500, CP8400, S.C. de Bariloche, Argentina e-mail: gaviriaj@cab.cnea.gov.ar CNEA, Av Bustillo 9500, CP8400, S.C. de Bariloche, Argentina e-mail: gaviriaj@cab.cnea.gov.ar CONICET, División Cinética Química – Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable - Centro Atómico Bariloche – CNEA, Av Bustillo 9500, CP8400, S.C. de Bariloche, Argentina e-mail: gaviriaj@cab.cnea.gov.argaviriaj@cab.cnea.gov.ar En este trabajo se estudió la cinética de cloración y carbocloración de óxido de ytrio. El estudio está enmarcado en el concepto HALOX de acondicionamiento de combustibles gastados de reactores nucleares de investigación. En este proyecto se propone llevar a cabo el acondicionamiento a través de una cloración selectiva de los elementos que conforman el combustible gastado. Entre los productos de fisión del uranio se pueden encontrar varios elementos correspondientes a la familia de las tierras raras, como ser el ytrio. La cinética de la reacción fue analizada mediante el uso de una balanza termogravimétrica de alta resolución adaptada para trabajar con gases corrosivos, y los reactivos y productos sólidos fueron analizados mediante Difracción de rayos X (DRX), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Espectroscopía Dispersiva en Energía (EDS). Para determinar la temperatura de inicio de la cloración de Y2O3 se llevaron a cabo cloraciones no isotérmicas que mostraron que la reacción comienza aproximadamente a los 650ºC. Durante el cambio de masa producido en la reacciones de cloración se pueden observar dos zonas. La primera corresponde a una ganancia de masa ocasionada por la formación del YOCl. Análisis de DRX efectuados sobre el producto sólido remanente mostraron que en esta primera etapa todo el óxido se transforma en oxicloruro. Además, la ganancia de masa observada en la termogravimetría concuerda con la ganancia de masa teórica para esta reacción. La segunda zona corresponde a la pérdida de masa debida a la cloración del YOCl formado. Esta zona manifiesta una velocidad de cambio de masa notablemente menor que la primera. Las reacciones se muestran a continuación: Zona 1: Y2O3 + Cl2(g) = 2YOCl + 1/2O2(g) (rápida) Zona 2: YOCl + Cl2(g) = YCl3(g) + 1/2O2(g) (lenta) Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Zona 2: YOCl + Cl2(g) = YCl3(g) + 1/2O2(g) (lenta) Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. no isotérmicas que mostraron que la reacción comienza aproximadamente a los 650ºC. Durante el cambio de masa producido en la reacciones de cloración se pueden observar dos zonas. La primera corresponde a una ganancia de masa ocasionada por la formación del YOCl. Análisis de DRX efectuados sobre el producto sólido remanente mostraron que en esta primera etapa todo el óxido se transforma en oxicloruro. Además, la ganancia de masa observada en la termogravimetría concuerda con la ganancia de masa teórica para esta reacción. La segunda zona corresponde a la pérdida de masa debida a la cloración del YOCl formado. Esta zona manifiesta una velocidad de cambio de masa notablemente menor que la primera. Las reacciones se muestran a continuación: Zona 1: Y2O3 + Cl2(g) = 2YOCl + 1/2O2(g) (rápida) Zona 2: YOCl + Cl2(g) = YCl3(g) + 1/2O2(g) (lenta) Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Zona 2: YOCl + Cl2(g) = YCl3(g) + 1/2O2(g) (lenta) Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. 2O3 se llevaron a cabo cloraciones no isotérmicas que mostraron que la reacción comienza aproximadamente a los 650ºC. Durante el cambio de masa producido en la reacciones de cloración se pueden observar dos zonas. La primera corresponde a una ganancia de masa ocasionada por la formación del YOCl. Análisis de DRX efectuados sobre el producto sólido remanente mostraron que en esta primera etapa todo el óxido se transforma en oxicloruro. Además, la ganancia de masa observada en la termogravimetría concuerda con la ganancia de masa teórica para esta reacción. La segunda zona corresponde a la pérdida de masa debida a la cloración del YOCl formado. Esta zona manifiesta una velocidad de cambio de masa notablemente menor que la primera. Las reacciones se muestran a continuación: Zona 1: Y2O3 + Cl2(g) = 2YOCl + 1/2O2(g) (rápida) Zona 2: YOCl + Cl2(g) = YCl3(g) + 1/2O2(g) (lenta) Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Zona 2: YOCl + Cl2(g) = YCl3(g) + 1/2O2(g) (lenta) Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. 2O3 + Cl2(g) = 2YOCl + 1/2O2(g) (rápida) Zona 2: YOCl + Cl2(g) = YCl3(g) + 1/2O2(g) (lenta) Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. 2(g) = YCl3(g) + 1/2O2(g) (lenta) Para estudiar la cinética de estas reacciones se hicieron cloraciones analizando la influencia de la temperatura, la velocidad del gas reactivo, la presión parcial de cloro y el tamaño de la muestra. Referencias [1] Gimenes M. and Oliveira H., Metallurgical and Materials Transactions 2001, Volumen 32B, 1007-1013.