Synthèse et caractérisation des acides fulviques dans des systèmes C-H-O, C-H-O-N et C-H-O-N-S : Etude spectroscopique UV-visible des complexes uranyle (VI)-fulvate en fonction du pH, à 25 degrés C et 1 bar

par Ambrose Kipchumba Kiprop

Thèse de doctorat en Géosciences

Sous la direction de Chinh Nguyen-Trung.

Soutenue le 13-11-2009

à Nancy 1 , dans le cadre de RP2E , en partenariat avec UMR G2R (équipe de recherche) .

Le président du jury était Philippe Gérardin.

Le jury était composé de Chinh Nguyen-Trung, Claire Richard, Alain Castellan, Philippe Gérardin, Laurent Richard.

Les rapporteurs étaient Claire Richard, Alain Castellan.


  • Résumé

    Des acides fulviques contenant éléments (1) C,H,O, (2) C,H,O,N et (3) C,H,O,N,S chimiques ont été synthétisés à partir de réactions dans quatre mélanges de composés chimiques purs : (1) C6H4(OH)2 + NaOH, (2) C6H4(OH)2 + CH3COOH +NaOH, (3) C6H4(OH)2 + NH2CH2COOH + NaOH et (4) C6H4(OH) 2 + NH2CH(CH2SH)COOH + NaOH, à pH = 10,0, à l’abri de la lumière et dans des conditions expérimentales proches de celles de la nature (température ambiante, f et f O2 ( g ) CO2 ( g ) atmosphériques). Des analyses qualitatives et semi-quantitatives des acides fulviques de synthèse (AFS) à l’aide d’une combinaison de techniques d'analyse en microscopie électronique, en spectrométrie moléculaire (FTIR-ATR, UV-visible, ESI-MS, APCI-MS) et en diffraction des rayons X ont permis d'obtenir les résultats suivants: - les quatre mélanges réactionnels ont produit un nombre important d'acides fulviques individuels, dont les rapports m/z pouvant atteindre une valeur maximale de 943 et sont amorphes; - les AFS comportent groupements fonctionnels: alcool, éther et carboxylate. L’introduction de composés tels que CH3COOH, NH2CH2COOH et NH2CH(CH2SH)COOH se traduit par d´acides fulviques contenant respectivement des groupements fonctionnels ester, amine et thiol. Enfin, une étude systématique des interactions entre l´ion U(VI) et des ligands fulvate contenant trois éléments (C,H,O) en fonction du pH (4 – 10) a été développée à l'aide de la spectroscopie UV-visible. Deux types de complexes U(VI)-fulvate ont été formés à pH = 4 - 7 et trois types de complexes à pH = 10. La présenc e de bandes d'absorption larges montrent que des ions polyuranyle (VI) participent à ces complexes U(VI) - fulvate.

  • Titre traduit

    Synthesis and characterization of fulvic acids in tre C-H-O, C-H-O-N and C-H-O-N-S systems : UV-visible spectroscopic investigations of uranyl(VI)-fulvate complexation as a function of pH at 25 degrees C and 1 bar


  • Résumé

    Fulvic acids containing chemical elements (1) C,H,O, (2) C,H,O,N and (3) C,H,O,N,S have been synthesized from reactions in four mixtures of pure chemical reactants: (1) C6H4(OH)2 + NaOH, (2) C6H4(OH)2 + CH3COOH +NaOH, (3) C6H4(OH)2 + NH2CH2COOH + NaOH and (4) C6H4(OH)2 + NH2CH(CH2SH)COOH + NaOH, at pH = 10.0, in the dark and under oxidative conditions close to those encountered in the nature (ambient temperature and atmospheric conditions, f and f ) O2 ( g ) CO2( g ). Qualitative and semi-quantitative analysis of synthesized fulvic acids (SFA) using a combination of analytical techniques in electron microscopy, molecular spectrometry (ATR-FTIR, UV-visible, ESI-MS, APCI-MS), and X-ray diffraction have allowed to obtain the following results : - all four reaction mixtures have produced a large number of individual fulvic acids, whose m/z ratios can be as high as 943 and are amorphous; - the SFA contain functional groups: alcohol, ether and carboxylate. The addition of compounds such as CH3COOH, NH2CH2COOH and NH2CH(CH2SH)COOH led to fulvic acids containing respectively ester, amine and thiol functional groups. Finally, a systematic study of the interactions between the U(VI) ion and fulvate ligands containing three elements (C,H,O) as a function of pH (4 – 10) has been developed using UV-visible spectroscopy. Two types of U(VI)-fulvate complexes have been identified in pH range 4 – 7 and three types of complexes at pH = 10. The presence of absorption broadbands indicates that polyuranyl (VI) ions are part of constituents of the U(VI) - fulvate complexes.


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