PREDICTION OF CRYSTAL MORPHOLOGY OF COMPLEX URANYL-SHEET MINERALS. I. THEORY

La bordure de la face parallele a la base du feuillet des mineraux a uranyle regit la dissolution et les processus de croissance cristalline a cause de sa plus grande interaction avec la solution aqueuse que la face elle-meme, moins reactive. Une telle face est parallele aux unites structurales des feuillets contenant les groupes d'uranyle, et elle est determinante du point de vue morphologique. Les bordures representent la terminaison des unites structurales, et definissent la morphologie de la face de base, proeminente. Ces bordures sont paralleles aux chaines lineaires periodiques de polyedres de l'unite structurale, la ou il y a interaction des terminaisons d'anions avec la solution aqueuse coexistante grâce a des reactions acide-base, et ou des liaisons plus faibles provenant d'especes aqueuses cationiques sont acceptees. Le deficit en valences de liaison d'un anion a la terminaison d'une chaine d'anions depend de la constante intrinseque de l'acidite, pKa, et de l'energie libre, ΔG a t , de la reaction correspondante de protonation. On peut decrire le degre d'interaction d'une bordure avec la solution aqueuse coexistante en evaluant le deficit en valences de liaison par unite de longueur des terminaisons des anions dans la chaine de polyedres correspondante, c'est-a-dire, une bordure a laquelle chaque site est rendu actif par interaction avec des especes aqueuses. Le type et le nombre de sites ainsi actives a la bordure montre une correlation avec le deficit en valences de liaison de la chaine de polyedres correspondante. La croissance et la dissolution a une telle bordure est acceleree par interactions entre sites actives et la solution aqueuse. L'interaction atteint son minimum au point de charge zero (pH p z c ) de la bordure, et a saturation par rapport au mineral, et augmente avec la difference entre pH et pH p z c , et avec le degre de sursaturation. Les bordures contenant un faible nombre de tels sites actives sont stables, croissent et se dissoudent lentement, et sont normalement developpees dans l'expression morphologique finale de la face de base. Les bordures contenant un nombre moyen de tels sites actives sont moins stables, croissent et se dissoudent plus rapidement, et seront presentes dans l'expression morphologique finale de la face de base seulement si la croissance cristalline se deroule dans des solutions ayant un pH voisin de pH p z c , et a des conditions voisines de la saturation par rapport au mineral. Les bordures ayant le nombre de sites actives le plus eleve auront une stabilite moindre, et pourraient bien ne pas etre presentes dans l'expression morphologique finale. L'interaction d'une bordure avec la solution aqueuse depend aussi du degre de deplacement entre les feuillets et de l'arrangement des complexes interstitiels entre les feuillets.