Oxburgh et al.(1994)による〔『Mechanism of plagioclase dissolution in acid solution at 25゜C』(661p)から〕

『25℃における酸性溶液中の斜長石の溶解メカニズム』

【フロー型反応器(fluidized bed flow-through reactor)による斜長石の溶解実験】
【斜長石の化学組成と溶解速度の関係】
【溶解速度式:Rate = xaA exp(Ea/kT)(CsH)n


Abstract
 The dissolution kinetics of three plagioclase feldspars (An13, An46, and An76) were studied in flow-through reactors over the pH range 3-7. In accordance with the surface complexation model, dissolution rate was described by the equation
     Rate = xaA exp(Ea/kT)(CsH)n,
where (CsH) is the concentration of protonated surface sites, xa is the mole fraction of these that are activated, A is the Arrhenius pre-exponential factor, and Ea is the activation energy for the reaction. The reaction order with respect to surface charge (n) at pH < 5 is a function of mineral composition, and increases with increasing anorthite content. Orders of 0.46, 1.2, and 2.0 are obtained for oligoclase, andesine, and bytownite, respectively. This indicates that the reaction intermediate is more highly protonated in felspars of higher aluminum content. The nonintegral reaction orders obtained demonstrate the importance of several surface species in the dissolution reaction.
 Reaction rates increase with increasing anorthite content. In acid solution this reflects the linear dependence of Ea on the number of Al-O-Si bonds involved in the rate-determining step. Under conditions of low surface protonation (in near-neutral solutions), dissolution is independent of surface charge. As reaction occurs at neutral alumina sites, the rate is approximately proportional to the anorthite (Al) content of the feldspar.』

要旨
 3種類の斜長石(An13・An46・An76)の溶解カイネティックスについて、フロースルー型反応器を用いてpH3〜pH7の範囲で検討した。表面錯合体化モデルに従って、溶解速度は次式で記述できる:
     溶解速度 = xa A exp(Ea/kT)(CsH)n
ここで、(CsH)はプロトン化表面サイト濃度、xaは活性化されたこれらのモル分率、Aはアレニウスの前指数因子(頻度因子)、Eaは反応の活性化エネルギーである。pH<5での表面電荷に関する反応次数(n)は鉱物組成の関数であり、アノーサイト成分増加とともに大きくなる。オリゴクレース・アンデシン・バイトゥナイトについて、それぞれ0.46・1.2・2.0という次数が得られた。このことは、アルミニウム成分の多い長石ほど、反応中間体はより強くプロトン化されることを示す。非整数の反応次数が得られた場合は、いくつかの表面種がその溶解反応で重要であることを示している。
 反応速度はアノーサイト成分が増すにつれ増大する。このことは、酸性溶液では、Eaが律速段階に含まれるAl-O-Si結合の数に線形依存していることを反映している。(中性に近い溶液での)表面プロトン化が低い条件下では、溶解は表面電荷に関係ない。反応が中性のアルミナ・サイトで起こると、速度は長石のアノーサイト(Al)成分にほぼ比例する。』

Introduction
Material

 Mineral characterization
 Mineral preparation
Method
 Dissolution experiments
 Surface titration experiments
Results
 Dissolution experiments
 Surface titration experiments
Discussion
 General remarks
Summary and conclusions
Acknowledgments
References
Appendix A

 Surface area measurements
Appendix B
 The pre-exponential factor


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