Termodynamická data a vyhodnocování interakcí Řešení modelování transportu interakcí transportně-reakční principy řešení systému vysoce nelineárních rovnic řešení systému parciálních diferenciálních rovnic optimalizační algoritmy grafické zobrazení Problémy modelování transport nehomogenita horninového prostředí reakce termodynamická data Termodynamické databáze Robie, R. A., Hemingway B. S. (1995): Thermodynamic Properties of Minerals and Related Substances at 298.15 К and 1 Bar (105 Pascals) Pressure and at Higher Temperatures, U. S. Geological Survey Bulletin 2131. Kitamura A., Fujiwara K., Doi R., Yoshida Y. (1012): Update of JAEA-TDB: Additional Selection of Thermodynamic Data for Solid and Gaseous Phases on Nickel, Selenium, Zirconium, Technetium, Thorium, Uranium, Neptunium Plutonium and Americium, Update of Thermodynamic Data on Iodine, and Some Modifications”, JAEA-Data/Code 2012-006. Hummel W., Berner U., Curti E., Pearson F. J., Thoenen T. (2002): Nagra/PSI Chemical Thermodynamic Data Base 01/01. Radiochimica Acta: Vol. 90, Issue 9-11 Migration 2001, pp. 805– 813. Hummel W., Berner U., Curti E., Pearson F. J., Thoenen T. (2002): Nagra / PSI Chemical Thermodynamic Data Base 01/01. - Universal Publishers/PUBLISH.com USA Thermochemical Database Project (TDB) at Nuclear Engery Agency (NEA) of OECD – Chemical Thermodynamics Series, zatím 11 svazků Johnson J.W., Oelkers E.H., Helgeson H.C. (1991): SUPCRT92: A software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of minerals, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bars and 0° to 1000°C. Earth Sciences Department, Lawrence Livermore Laboratory, 101 p. Delany J.M., Lundeen S.R. (1990): The LLNL thermochemical database. Lawrence Livermore National Laboratory Report UCRL-21658, 150 p. Příklad: Jílové minerály ve většině povrchových prostředí smektity Mx+y(R3+ 2–y, R2+ y)(Si4–xAlx)O10(OH)2·nH2O hlavním minerálem montmorillonit (Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O koncové členy izomorfní řady montmorillonitu Na0,33(Al1,67Mg0,33)2Si4O10(OH)2 K0,33(Al1,67Mg0,33)2Si4O10(OH)2 Cs0,33(Al1,67Mg0,33)2Si4O10(OH)2 Mg0,165(Al1,67Mg0,33)2Si4O10(OH)2 Ca0,165(Al1,67Mg0,33)2Si4O10(OH)2 Termodynamická data Obecně výpočet pro pevné roztoky z koncových členů bez problémů u – živců – olivínu – slíd atd. Termodynamická data např. u smektitů nelze použít výpočet kvůli nestechiometrii vysoké proměnlivosti chemického složení nevyrovnanosti náboje ve struktuře Termodynamická data experimentální určení velmi obtížné kvůli vysoké proměnlivosti chemického složení malé velikosti krystalů (významný vliv povrchových vlastností) velké proměnlivosti agregátního složení vysoké reaktivitě citlivosti na vnější podmínky Interakce s vodným prostředím Různé typy vody mezivrstevní v elektrické dvojvrstvě v pórech volná Bradbury, M.H. & Baeyens, B. (2002): Porewater Chemistry in Compacted Re-Saturated MX-80 Bentonite: Physico-Chemical Characterisation and Geochemical Modelling. Villigen, PSI Bericht Nr. 02-10. 42 p. Montmorillonit Image Source: Centre for Teaching, Learning and Technology, UBC Fylosilikáty Fylosilikáty Povrchy elektrická dvojvrstva náboj povrchu pHzpc, IEP zpc – zero point of charge IEP – isoelectric point pH alkalické pH přechodné pH kyselé Povrchy sorpceiony v roztoku iontová výměna Povrchy sorpceiony v roztoku iontová výměna Povrchy Koagulace koloidu: vysolení okyselení Koloidy – částice o rozměru 1–1 000 nm Ovlivněny klíčové vlastnosti jednotlivé procesy nelze oddělit vzájemně ovlivněny všechny procesy rozpouštění transformace CEC, AEC difuze sorpce Příklad sorpce na minerálních površích – modely povrchová komplexace s konstantní kapacitou s konstantním potenciálem dvojvrstvá difuzní trojvrstva sorpce s distribučním koeficientem Kd Freundlichova izoterma Langmuirova izoterma