【アルミノ珪酸塩(カオリナイト、アルバイトなど)の溶解速度へのAl濃度・pH・化学親和力の影響の検討】
『Abstract
Analysis of aluminosilicates steady-state dissolution/precipitation
rates indicate that in contrast to what is commonly assumed, the
constant pH rates are not independent of chemical affinity at
far from equilibrium conditions. Rather, the logarithm of these
rates for albite and kaolinite are linear functions of the logarithm
of aqueous Al concentration over wide ranges of saturation states.
Consideration of both the steady-state rates and the surface chemistry
of these minerals following dissolution indicates that these rates
are consistent with their control by the decomposition of an Al-deficient,
silica-rich surface precursor complex. Taking account of reactions
written to form this complex leads to a rate equation for the
dissolution/precipitation of these minerals that accurately describes
their variation on pH, aqueous Al concentration, and chemical
affinity. By analogy, it appears likely that the rates of numerous
other aluminosilicate dissolution/crystallization reactions are
also consistent with their control by the decomposition of similar
precursor complexes. It follows from these observations that (1)
the generation of steady state dissolution rate constants from
experiments performed in batch type reactors, and (2) the interpretation
of the pH dependence of aluminosilicate dissolution reactions
requires explicit account of the effects of aqueous Al concentration
on these rates.』
『要旨
アルミノケイ酸塩の定常状態の溶解/沈殿速度を解析すると、普通仮定されていることとは異なって、平衡条件から離れている場合に、一定のpHでの速度は化学親和力に関係ないことはないことがわかった。むしろ、アルバイトやカオリナイトの溶解速度の対数は、飽和状態の広い範囲にわたって溶存Al濃度の対数と直線関係にある。定常状態速度と、溶解するこれらの鉱物の表面の化学性の両方を考慮すると、溶解速度は、Alに欠けシリカに富む表面前駆錯合体の分解によってコントロールされるということと矛盾しない。この錯合体を形成するように反応を書くようにすることで、これらの鉱物の溶解/沈殿について、pH・溶存Al濃度・化学親和力の変動を正確に記述できる速度式を導ける。同様に、多くの他のアルミノケイ酸塩の溶解/結晶化反応の速度も、類似の前駆錯合体の分解によりコントロールされると思われる。これらの観察から、(1)バッチ型反応器で行った実験から定常状態溶解速度定数を求めること、そして(2)アルミノケイ酸塩の溶解反応のpH依存性を解釈することのためには、これらの速度に対する溶存Al濃度の影響を十分に解明することが必要である。』
Introduction
Summary of symbols
Application of transition state theory to aluminosilicate dissolution/precipitation
rates
Identification of the surface precursor complex and derivation
of rate equation
Aluminosilicate dissolution rates as functions of pH and aluminum
concentration
Dissolution/crystallization rates at close to equilibrium conditions
Conclusions
Acknowledgments
References
Appendix A. Summary of steady state dissolution and crystallization
rates depicted in Figures 2, 3, and 5.
Part 1. Kaolinite dissolution/crystallization rates at 150゜C
and pH=2, taken from Devidal et al.(1994).
Part 2. Albite steady state dissolution rates at 150゜C and pH=9
taken from Oelkers and Schott(1994).
Appendix B. Derivation of an equation to describe the variation
of the dissolution of aluminosilicate minerals with pH.