不同pH值下电解质对石英溶解的分子机理影响

由于化学、物理、甚至生物方面驱动因素的影响,界面的性质会随着温度、pH、无机物或者有机物吸附、金属离子、微生物活动等变化而改变.此外,环境因素、界面形状,晶体缺陷等因素也会影响界面的化学性质,因此矿物-水界面是一个相当复杂的系统.     

镓同位素平衡分馏参数的理论预测

镓(Ga)在地壳中的含量在所有元素中占第16位,在地壳中平均丰度为19×10-6,储量要远远大于Cu,Ag,Zn等金属。尽管镓具有相对比较大的丰度,但就目前发现表明并没有镓的独立矿床,是典型的分散元素。以往关于镓的矿床学和矿床地球化学研究主要是作为其它矿床的伴生组分进行的。镓有两种稳定同位素:69 Ga,71     

不同pH值条件下石英溶解的分子机理

对于石英-水反应体系,石英表面的Si-O-Si键的水解断裂是溶解反应过程的关键步骤。采用高级分子轨道从头计算法,研究了不同pH值下石英表面Q1（Si）位置的溶解反应动力学过程。对反应过程的势能面、过渡态、反应路径进行了量子化学计算（包括使用从头计算的分子动力学方法）,结果表明：（1）酸性条件下,H^＋连接的是石英表面末端Si-0H上的非桥氧,而非Si-O-Si键上的桥氧,这一链接反而增强了Si—O—Si键;（2）在中性和酸性条件下,石英溶解反应的速度控制步是Q1（Si）—Obr的断裂过程,而碱性条件下反应速率却由水分子靠近Q1（Si）的过程控制,它比Q1（Si）-Obr的断裂过程更慢;（3）活化能计算数据表明,碱性条件下石英溶解速率会随着pH值的增大而迅速增大;相对照的是,在酸性条件下,溶解速率与中性条件时相比变化不大,甚至还略有降低。本文纠正了一些关于石英溶解机理的长期的错误认识,比如前人错误地认为在酸性条件下首先形成Si-O（H^＋）-Si形式的复合物,然后Si-O-Si发生断裂。本研究结果表明,实际上是形成Si—O—Si-OH2^＋…H2O形式的过渡态复合物。然后Si-O-Si发生断裂。前人模型的结果与实验结果分歧,是一个长期遗留的困惑,而本文发现的断键机理模型及其计算结果,可以很好地与不同pH值下石英溶解的实验数据吻合。     

石英溶解机理的研究进展

鉴于石英溶解对全球变化和环境影响的重要性,其机理的研究成为近来地学领域比较活跃的课题.许多学者从物理、化学,甚至生物学的角度研究了石英溶解的机理.本文从pH值、温度、离子强度和表面形态四个方面综述石英溶解机理的研究进展.前人的研究成功地解释了石英-水在不同条件下的溶解机理,成功地解决了溶解动力学相应的单个参数问题.但是,石英溶解的条件非常复杂,往往是多个因素共同作用的结果,因此只研究单个参数的影响无法真正了解矿物溶解的动力学机理.石英溶解机理需要探索实验和理论方面更深层次的问题.