بررسی محاسباتی برهمکنش برخی یونهای لانتانیدی سه ظرفیتی با لیگاند n,n,n,n تتراپروپیل دی گلیکول آمید با بکارگیری نظریه تابعی چگالی

مشتقات دی آمیدی به عنوان استخراج کننده های کار آمد برای بازیافت اکتینیدها از زباله های هسته ای و نیز برای استخراج کامل لانتانیدها که محصول فرآیندهای شکافت هسته ای هستند، ارائه شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. در میان این لیگاندهای دی آمیدی، دی گلیکول آمیدها استخراج کننده های مفیدتری هستند، به لحاظ اینکه آنها ضایعات جامد هسته ای تولید نمی کنند. در این پژوهش، انرژی بر هم کنش یون های سه ظرفیتی ln3+ (la, nd, pm, sm, eu) با لیگاند تترا پروپیل دی گلیکول آمید (tpdga) با استفاده از تئوری تابعی چگالی (dft) مورد بررسی قرار گرفت. در گام بعدی ترموشیمی تشکیل این کمپلکس ها در فاز گازی و در حضور سه حلال کلروفرم، تولوئن و n-هگزان با استفاده از مدل زنجیره های قطبیده (pcm) بررسی و پایداری ترمودینامیکی این کمپلکس ها مقایسه شده است. روند تغییرات برخی مرتبه های پیوندی مهم در بر هم کنش فلز – لیگاند بررسی و با روند سختی کاتیون های لانتانیدی مورد نظر مقایسه شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش سختی کاتیون ها، مرتبه های پیوندی مذکور در کمپلکس های [ln-tpdga]3+ نیز افزایش می یابد، که خود تأییدی بر الکترواستاتیک بودن ماهیت بر هم کنش های فلز – لیگاند است. علاوه بر این، محاسبات pcm نشان می دهد که استفاده از n-هگزان به لحاظ ترمودینامیکی نسبت به دو حلال دیگر در همه کمپلکس های مذکور مطلوب تر به نظر می رسد. در گام بعد اثر بر هم کنش فلز – لیگاند را در تغییر ساختار هندسی لیگاند برای هر یک از یون های لانتانیدی از طریق محاسبات انرژی تغییر ساختار مورد مطالعه و بررسی قرار داده شد. در گام بعد، فرآیند تشکیل کمپلکس را با احتساب یون هیدراته لانتانیوم به لحاظ انرژی مورد بررسی قرار داده و نشان داده شد که با افزایش آب فضای کئوردیناسیون کمپلکس به تدریج شیب تغییرات انرژی تشکیل کمپلکس کاهش می یابد و فضای کئوردیناسیون نسبت به آب اشباع می شود.