On the surface chemistry of some rhombohedral carbonate minerals in aqueous solutions
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Abstract
Des aspects fondamentaux sur la chimie surfacique des minéraux carbonatés dans des solutions aqueuses ont été examinés par des approches expérimentales et théoriques ainsi que par des méthodes d"optimisation numérique et de modélisation moléculaire.Un algorithme génétique (GA, selon son sigle anglais) a été implémenté et testé pour la calibration de modèles de complexation à la surface (SCMs, selon son sigle anglais).Le GA peut optimiser de façon stochastique et simultanée des nombreux paramètres tout en minimisant des problèmes de convergence ou de stabilité numérique.Cet algorithme est très avantageux par rapport aux techniques déterministiques conventionnelles adoptées par des codes d"optimisation de constantes d"équilibre tel que FITEQL.Le GA a donc été utilisé de façon routinière dans cette étude, pour estimer les constantes de formation des espèces chimiques se formant à la surface des minéraux carbonatés.En utilisant la calcite comme modèle, nous avons réévalué de façon critique la définition de sites réactifs à la surface hydratée des minéraux carbonatés rhomboédriques.Ceci nous a permis de définir un site d"adsorption générique neutre pour ce type de minéraux, qui est compatible avec les résultats d"études théoriques et expérimentales ainsi qu"avec des hypothèses associées à la formulation de SCMs.Des nouvelles réactions, basées sur un seul site générique, ont été formulées pour la magnésite et dolomite et calibrées en utilisant des données publiées de charge surfacique et, par la suite, testées avec des données électrocinétiques et spectroscopiques disponibles dans la littérature.Le comportement acide-base à la surface de la gaspéite (NiCO 3(s) ), dans des solutions de NaCl, à été examiné par des techniques conventionnelles de titrage vi surfacique et par la micro-électrophorèse. Nous avons trouvé que l"électrolyte de support influence, de façon substantielle, la protonation surfacique ainsi que la mobilité électrocinétique de la gaspéite.Des réactions acide-base ont été formulées en fonction du site d"adsorption générique postulé dans cette étude.Celles-ci reproduisent bien les données d"adsorption de protons et simulent raisonnablement le comportement électrocinétique aux forces ioniques ≤ 0.01 M.Nous avons étudié les propriétés structurales et énergétiques à l"état fondamental de la surface (10.4) hydratée de la calcite ainsi que les types de liaisons établies entre les molécules d"eau et les atomes à la surface du minéral.À cette fin, nous avons appliqué des méthodes basées sur la théorie quantique de l"orbital moléculaire (Roothaan-Hartree-Fock) en combinaison avec des modèles structuraux tridimensionnels (finis) de la calcite.Nous proposons, par la première fois au niveau ab initio, un modèle structural détaillé de la surface (10.4) hydratée de la calcite comprenant la première et la deuxième couche d"hydratation.Particulièrement remarquable est la distorsion significative des octaèdres surfaciques de Ca-O suite à la relaxation (et possiblement rupture) de quelques liaisons Ca-O.Ceci amène à l"affaiblissement de la couche atomique surfacique de la calcite.Finalement, nous avons caractérisé de façon quantitative, les propriétés d"adsorption de protons par la calcite dans des solutions aqueuses en utilisant une nouvelle technique de titrage surfacique développée dans la présente étude.Nous proposons une réaction d"échange d"ions entre la solution et des sites cationiques réactifs de caractère échangeable ("exc"):(CaCO 3 ) 2(exc) + 2 H + Ca(HCO 3 ) 2(exc) + Ca 2+ vii Ce mécanisme a des nombreuses répercussions significatives car il affecte la spéciation en phase aqueuse des systèmes carbonatés qui sont isolés ou partiellement isolés (faible ventilation de CO 2(g) ) de l"atmosphère, via le tamponnage du pH et de la dissolution de la calcite et par la séquestration du CO 2(g) induite par la précipitation de la calcite.
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How this classification was reachedexpand
Full frame machine prediction
Teacher imitationNot calibrated prevalence, not ground truth. Human validation pending. The Gemma side is a direct model label for every work in the frame, read from the title-only record. The Codex side is a classifier learned from the 10,348 direct Codex labels and calibrated to design-weighted sample rates; fields without enough sample support carry no Codex call. Candidate is the union of the two sides; consensus is their intersection. These outputs are machine_predicted_unvalidated and are not human labels.
Distilled classifier scores by category (both heads)
| Category | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Metaresearch | 0.000 | 0.000 |
| Meta-epidemiology (narrow) | 0.000 | 0.000 |
| Meta-epidemiology (broad) | 0.000 | 0.000 |
| Bibliometrics | 0.000 | 0.000 |
| Science and technology studies | 0.000 | 0.000 |
| Scholarly communication | 0.000 | 0.000 |
| Open science | 0.000 | 0.000 |
| Research integrity | 0.000 | 0.000 |
| Insufficient payload (model declined to judge) | 0.002 | 0.000 |
Machine scores (provisional)
The two teacher heads of the student model, read on this work. A score orders the frame for review; it never asserts a category, and the validation status ships verbatim with every row.
Baseline scores from an immature model (maturity gate not passed, 7 training rounds). Scores rank; they never assert a category.
score_only:v0-immature-baseline · verbatim from the scoring run: score_only means the number may rank works, and no category label ships from itClassification
machine, unvalidatedMachine predicted; a candidate call from one source (direct Gemma or distilled Codex), not a consensus.
How this classification was reached, model by model and score by score, is at the end of the page under "How this classification was reached".