Synthese, physikalisch-chemische Charakterisierung und Bestimmung der Löslichkeit von Erdalkaliuranyltricarbonato-komplexen M2[UO2(CO3)3].xH2O; M = Mg, Ca, Sr, Ba

Uransekundärminerale sind in verschiedenen Uranerzbergbaugebieten (u. a. Schneeberg; Joachimstal, Adrinapole, Arizona) nachgewiesen worden. Aus der Kenntnis der Bildung von Erdalkaliuranylcarbonaten wie Bayleyit (M = Mg) und Liebigit (M = Ca) können wichtige Hinweise über den Transport und die Immobilisierung von Uran unter umweltrelevanten Bedingungen abgeleitet werden.
Ein Ziel der Arbeit war es, Syntheseverfahren für Ca-, Mg-, Sr- und Ba-Uranyltricarbonate zu erarbeiten bzw. zu optimieren und die Syntheseprodukte physikalisch-chemisch zu charakterisieren. Als Analysemethoden wurden Röntgendiffraktometrie, Elementaranalyse, ICP-MS, Thermoanalyse [1] durchgeführt. Desweiteren wurden die Produkte mit spektroskopischen Methoden wie IR, Raman, TRLFS und EXAFS untersucht.
Die Synthesen erfolgten in der Regel durch die Umsetzung von Uranylnitratlösung mit Erdalkalinitrat- oder -chloridlösung und Natriumcarbonat im pH-Bereich von 7 bis 8 [2]. Die charakterisierten Substanzen wurden für die Bestimmung ihrer Löslichkeit und für Speziationsuntersuchungen verwendet.
Hauptziel dieser Arbeit war die Bestimmung der Löslichkeit dieser Uranminerale, da bisher keine Daten bekannt sind. Die Löslichkeitsexperimente wurden bei 25°C im pH-Bereich von 7,0 bis 9,0 in 0,1 M NaClO4 - Lösung durchgeführt. Unter Gleichgewichtsbedingungen wurden die Festphasen mittels Röntgendiffraktometrie und die Lösungen mit TRLFS und EXAFS analysiert. Die Ergebnisse zeigten, daß bei pH 7,0 bis 9,0 die Minerale als Festphase vorliegen. Mittels TRLFS wurden in den Lösungen auch M2UO2(CO3)3-Komplexe nachgewiesen.
Die Löslichkeit der Erdalkaliuranyltricarbonate vermindert sich in der Reihe von Magnesiumuranyltricarbonat (0.230 mol/l pH: 8,0) zum Bariumuranyltricarbonat (1.31x10-3 mol/l pH: 8,0) entscheidend [3]. Analoges Verhalten zeigt die Löslichkeit der entsprechenden Erdalkalicarbonate.

Literatur:

[1] J. Cejka; Reviews in Mineralogy (Uranium: Mineralogy, Geochemistry and the
Environment) volume 38,(1999) 521-622
[2] M. Bachelet , Cheylon E., Douis M.and Goulette G.; Bull. Soc. Chim. France 19 (3),
(1952) 565
[3] S. Amayri; Dissertation an der TU-Dresden in Vorbereitung (2001)