Bazı uranyum tuzlarının farklı ortamarda termal bozunma reaksiyonlarının incelenmesi

Abstract

BAZI URANYUM TUZLARININ FARKLI ORTAMLARDA TERMAL BOZUNMA REAKSİYONLARININ İNCELENMESİTermogravimetri, katıların ısısal bozunmalarının ve katı-gaz heterojen reaksiyonlarının incelenmesinde kullanılan önemli bir yöntemdir. İzotermal ve non-izotermal uygulama seçenekleri bulunan bu yöntemin kullanımı ile reaksiyona ait kinetik ve termodinamik büyüklükler hesaplanabilmekte, reaksiyonun gerçekleşmesindeki etkin model tespit edilebilmektedir.Bu çalışmada, uranil asetat dihidrat [UO2(CH3COO)2.2H2O], uranil okzalat trihidrat [(UO2)C2O4.3H2O] ve uranyum(IV)okzalat hegza hidrat [U(C2O4)2.6H2O] tuzlarının termal bozunma reaksiyonlarının kinetik ve termodinamik olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın başlangıç aşamasında inert ortam seçilmiş, fırın atmosferi olarak dinamik azot gazı (100 mL/dak. akış hızında) kullanılmıştır. Daha sonraki aşamalarda reaktif atmosfer ortamı seçilmiş; fırın atmosferi statik hava ve dinamik oksijen gazı (100 mL/dak. akış hızında) olarak farklılaştırılmıştır. Azot ve oksijen ortamlarında gerçekleştirilen termal bozunma işlemi sonucu kalan atık X-Ray Toz Kırınım Metodu ile karakterize edilmiş, reaksiyon denklemleri net olarak belirlenmiştir. Belirlenen her bir termal reaksiyon kinetik ve termodinamik olarak incelenmiştir. Kinetik incelemeler öncelikle modelden bağımsız olarak Flynn Wall Ozawa (FWO) ve Kissinger Akahira Sunose (KAS) metotlarının kullanımı ile gerçekleştirilmiş, aktivasyon enerjisinin olay kesri ile değişimi grafikleri hazırlanmıştır. Çalışmanın devamında FWO ve KAS eşitlikleri model denklemler ile birleştirilmiş, reaksiyonun ilerlemesindeki etkin model araştırılmıştır.Elde edilen sonuçların özellikle ?Katı Hal Kimyası-Fiziği? konularında çalışan araştırmacılar için yol gösterici nitelikte olduğu, hesaplanan kinetik ve termodinamik büyüklüklerin karmaşık katı bozunma mekanizmasının aydınlatılmasında önemli bulgular olduğu düşünülmektedir.Anahtar Kelimeler: Uranyum Tuzları, Termogravimetri, Kimyasal Kinetik, Modelleme.

THE INVESTIGATION OF THERMAL DECOMPOSITION REACTIONS OF SOME URANIUM SALTS IN VARIOUS REACTION CONDITIONSThermogravimetry is an important method for investigating both thermal decomposition of solids and heteregonus solid-gas reactions. It is applied on both isothermal and non-isothermal systems. This method is used to calculate kinetic and thermodynamic values of reactions and also used to determine effective reaction model.Kinetic and thermodynamic investigation of thermal decomposition reactions of uranyl acetate dihydrate, [UO2(CH3COO)2.2H2O], uranyl oxalate trihydrate, [(UO2)C2O4.3H2O], and uranium (IV) oxalate hexahydrate [U(C2O4)2.6H2O] salts are aimed in this study. At the beginning of the study inert environment was selected and dynamic nitrogen gas (flowing rate is 100 mL/min) was used as oven atmosphere. Reactive atmospheres were selected in the posterior stages and oven atmosphere was replaced with static air and dynamic oxygen (flowing rate is 100 mL/min) gases. The residues of thermal decomposition process occurred in nitrogen and oxygen environment were characterized by X-ray powder diffraction method and reaction equations were determined precisely. The kinetics and thermodynamics of each identified thermal reaction were investigated. Kinetic investigations were performed with using model free Flynn Wall Ozawa (FWO) and Kissinger Akahira Sunose (KAS) methods initially. The variation of activation energy is plotted with respect to decomposition ratio. FWO and KAS equations were combined with model equations and the effective reaction model was investigated followingly.The obtained results are promises to be guidance for researchers working in the "Solid State Chemistry-Physics" fields. The calculated kinetic and thermodynamic quantities are thought to be important findings in the enlightenment of the complex solid decomposition reaction mechanisms.Key Words: Uranium Salts, Thermogravimetry, Chemical Kinetic, Modeling.