Mécanismes de dissolution du quartz dans les solutions naturelles : étude expérimentale et modélisation

par Eric Cadoré

Thèse de doctorat en Géochimie

Sous la direction de Jacques Schott.

Soutenue en 1995

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les objectifs de ce travail sont d'ameliorer notre connaissance des mecanismes elementaires qui controlent la dissolution du quartz et d'etablir des lois cinetiques rendant compte avec precision des vitesses de dissolution de ce mineral dans les solutions naturelles. En premier lieu, l'expression generale de la vitesse de dissolution du quartz a ete etablie en combinant les concepts de la chimie de coordination surfacique des mineraux avec ceux de la theorie cinetique de l'etat transitoire. Cette double approche a permis la determination precise, en fonction de la composition de la solution d'attaque, de la stoechiometrie, de la charge et de la concentration surfacique des complexes reactionnels qui controlent la reaction chimique a la surface du quartz. Elle a permis egalement le calcul des constantes de vitesse de decomposition de ces precurseurs a partir des grandeurs thermodynamiques appropriees (constante d'equilibre et enthalpie de protonation lors de la reaction de formation du complexe active). Des mesures electrocinetiques, des essais de titration de surfaces ainsi que des essais de dissolution en reacteur ferme a 25c ont ete realises sur des poudres de quartz bien cristallise ou soumis a des broyages de differentes durees. Pour la premiere fois il est clairement demontre que la vitesse de dissolution du quartz depend fortement du ph en milieu acide. La comparaison des resultats experimentaux aux modeles issus des theories demontre que la vitesse de dissolution du quartz est controlee par la decomposition de complexes triplement coordonnes au solide et que le broyage modifie l'influence du ph sur la vitesse de dissolution du quartz. Le comportement du quartz a ete etudie en presence de sodium ou de plomb. L'analyse des resultats montre que l'adsorption du sodium sur le quartz varie fortement avec la temperature. Au dessus de 150c, le sodium subit une adsorption specifique, complexe de type sphere interne, qui polarise fortement les liaisons si-o et ainsi catalyse pleinement la dissolution. A 25c, le sodium subit une simple attraction electrostatique, complexe de type sphere externe. L'accroissement de vitesse observe est donc un simple effet de force ionique qui peut etre calcule a l'aide du modele cinetique mis au point dans cette etude. Par contre le plomb joue un role tres important meme a temperature ordinaire et a faible concentration. Il forme des 25c des complexes de type sphere interne. A haute temperature, a la fois le plomb et le sodium, par adsorption specifique et polarisation des liaisons, catalysent la dissolution. Les resultats d'essais de dissolution de quartz dans des solutions d'activite de l'eau connue permettent de formuler l'hypothese de la presence de quatre molecules d'eau dans le precurseur du complexe active qui controle la dissolution du quartz

  • Titre traduit

    ˜the œmechanism of quartz dissolution in natural solutions: an experimental and modeling study


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Informations

  • Détails : 1 vol. ([4]-141 f.)

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1995TOU300251
  • Bibliothèque : Observatoire Midi-Pyrénées. Centre de documentation Sciences de l'Univers.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 1995/OMP/2140
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