Mô hình nhiệt động học cho các loài ion trong nước có điện tích cao: Độ hòa tan của oxit hydrat Th(IV) trong dung dịch NaHCO3 và Na2CO3 nồng độ cao

Journal of Solution Chemistry - Tập 26 - Trang 233-248 - 1997
Andrew R. Felmy1, Dhanpat Rai1, S. Michael Sterner1, Marvin J. Mason1, Nancy J. Hess1, Stephen D. Conradson2
1Pacific Northwest National Laboratory, Richland
2Los Alamos National Laboratory, Los Alamos

Tóm tắt

Một mô hình nhiệt động học trong nước được đề xuất nhằm mô tả độ hòa tan của oxit hydrat Th(IV) trong hệ thống nước Na+-HCO3--CO32--OH--ClO4--H2O mở rộng đến nồng độ cao ở 25°C. Mô hình này khá đơn giản vì chỉ bao gồm hai loài trong nước: Th(OH)3CO3- và Th(CO3)56-. Các tham số tương tác ion Pitzer, Β(0) và Β(1) cho Na+ với Th(CO3)56-, cũng được xác định (tương ứng là 1.31 và 30). Việc hòa giải tất cả dữ liệu thực nghiệm về độ hòa tan của oxit hydrat Th(IV) trong môi trường NaClO4 yêu cầu việc giới thiệu một tham số trộn lớn cho Th(CO3)4-. Các giá trị tương đối lớn cần thiết cho các tham số tương tác ion Β(0) và Β(1), cùng với các tham số trộn lớn tương ứng với các loài ion âm chính, đã dẫn đến sự không chắc chắn đáng kể trong việc xác định các hằng số cân bằng trạng thái chuẩn cho sự hình thành của loài Th(CO3)56- có điện tích cao. Sự không chắc chắn này là kết quả của những đóng góp lớn từ Β(0) và Β(1) vào năng lượng tự do dư thừa của dung dịch ở nồng độ (0.1m) nơi loài này trở nên quan trọng. Độ lớn của tham số trộn ngụ ý rằng sự hình thành của loài này phụ thuộc mạnh mẽ vào môi trường ion chính. Kết quả hấp thụ tia X, xác nhận sự hiện diện của loài thorium pentacarbonate trong các dung dịch bicarbonate và carbonate nồng độ cao, cũng được bao gồm.

Từ khóa

#Th(IV) #oxit hydrat #nhiệt động học #độ hòa tan #NaHCO3 #Na2CO3 #ion Pitzer

Tài liệu tham khảo

D. Rai, A. R. Felmy, D. A. Moore, and M. J. Mason,The Solubility of Th(IV) and U(IV) Hydrous Oxides in Concentrated NaHCO3 and Na2CO3 Solutions, Materials Research Society Symposium, Vol. 353, p. 1143 (1995).

D. L. Clark, S. D. Conradson, S. A. Ekberg, N. J. Hess, D. R. Janeky, M. P. Neu, P. D. Palmer, and C. D. Tait.New Journal of Chemistry 20, 211 (1996).

C. D. Tait, S. A. Eckberg, P. D. Palmer, and D. E. Morris,Plutonium Carbonate Specialion Changes as Measured in Dilute Solutions with Photoacoustic Spectroscopy, LA-12886-MS, (Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, 1995).

A. Joao, H. D. Burrows, L. Zikovsky, and M. Lipponen,Radiochim. Acta 68, 177 (1995).

E. Osthols, J. Bruno, and I. Grenthe,Geochimica et Cosmochim. Acta 58, 613 (1994).

K. S. Pitzer,J. Phys. Chem. 77, 268 (1973).

K. S. Pitzer,Ion Interaction Approach: Theory and Data Correlation Activity, Chap. 3 inCoefficients in Electrolyte Solutions, 2nd edn, K. S. Pitzer ed., CRC Press, Boca Raton, FL (1991).

A. R. Felmy and J. H. Weare,Geochim. Cosmochim. Acta 50, 2771 (1986).

A. R. Felmy, Dhanpat Rai, and R. W. Fulton,Am(III) Carbonato Complexes and Solubility Product of AmOHCO3(c) inPerformance Assessment Center for Engineered Barriers (PACE) Program, FY 1988 Summary Report PNC SA0865 89–001, (Power Reactor and Nuclear Fuels Development Corporation of Japan, 1989).

K. S. Pitzer,J. Solution Chem. 4, 249 (1975).

J. P. Greenberg, J. H. Weare, and C. E. Harvie,High Temp. Sci. 20, 1045 (1985).

C. E. Harvie, Ph.D. Dissertation #AAD82-03026, (University Microfilms, Ann Arbor, MI, 1987).

A. R. Felmy,GMIN, A Computerized Chemical Equilibrium Program Using a Constrained Minimization of the Gibbs Free Energy: Summary Report, Chap. 18 inChemical Equilibrium and Reaction Models, (Soil Science Society of America Special Publication 42, 1995).

C. E. Harvie, J. P. Greenberg, and J. H. Weare,Geochim. et Cosmochim. Acta 51, 1045 (1987).

C. E. Harvie,Theoretical Investigations in Geochemistry and Atom Surface Scattering, Ph.D. Dissertation, University of California, San Diego, CA, 1981.

A. R. Felmy, D. Rai, and M. J. Mason,Radiochim. Acta 55, 177 (1991).

D. Rai, J. L. Swanson, and J. L. Ryan,Radiochim. Acta 42, 35 (1987).

J. Grenthe,Chemical Thermodynamics of Uranium (NEA-OECD), (North-Holland Elsevier Sci. Publ., 19??)

C. E. Harvie, N. Moller, and J. H. Weare,Geochim. Cosmochim. Acta 48, 723 (1984).

P. S. Voliotis and A. Rimsky,Acta Cryst. B31, 2612 (1975).

S. I. Zabinsky, J. J. Rehr, A. Ankudinov, R. C. Albers, and M. J. Eller,Phys. Rev. B. 52, 2995 (1995).

J. J. Rehr, S. I. Zabinsky, and R. C. Albers,Phys. Rev. Let. 69, 3397 (1992).

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Solution Chemistry

Tập 26

233-248

Thông tin tác giả