Détermination expérimentale des propriétés thermodynamiques et étude des nanostructures de minéraux argileux

Experimental determination of thermodynamic properties and study of nanostructures of clay minerals

• Auteur / Autrice : Hélène Gailhanou
• Direction : Juan Olives Baños, Jacques Rogez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-chimie des minéraux et thermodynamique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équilibre chimique

Calorimétrie

Nanostructures

Thermodynamique

Minéraux argileux

Résumé

Les minéraux argileux sont très étudiés pour le confinement de déchets industriels ou radioactifs, mais leurs propriétés thermodynamiques, essentielles pour connaître leur comportement géochimique à long terme, sont rares et peu fiables. Nous déterminons, pour la première fois, l'ensemble des fonctions thermodynamiques de minéraux argileux, de référence internationale, du type illite, smectite et interstratifiés illite-smectite. L'étude des nanostructures, par METHR-EDX, révèle des résultats très originaux (présence d'illite trioctaédrique) et conduit à redéfinir précisément ces minéraux. Les enthalpies de formation, de mélange et d'hydratation, les capacités calorifiques, les entropies, les enthalpies libres de formation, entre 0 et 500K, sont obtenues pour les minéraux anhydres et hydratés, à l'aide de plusieurs méthodes calorimétriques (calorimétrie de dissolution, calorimétrie adiabatique, DSC). Des études d'équilibre en solution sont confrontées aux résultats calorimétriques.

Clay minerals are widely studied for industrial or nuclear waste confinement, but their thermodynamic properties, essential to know their chemical behaviour for long time periods, are rare and questionable. We determine, for the first time, all the thermodynamic functions of internationally referenced clay minerals, of illite, smectite and illite-smectite mixed-layer types. The study of nanostructures, by HRTEM-EDX, reveals very original results (presence of trioctahedral illite) and leads to an accurate redefinition of these minerals. Enthalpies of formation, of mixing, of hydration, heat capacities, entropies, Gibbs free energies of formation, from 0 to 500K, are obtained for anhydrous and hydrated minerals, using several calorimetric methods (dissolution calorimetry, adiabatic calorimetry, DSC). Studies by equilibrium in solution are compared to calorimetric results.