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Technical Report NTB 99-03
Solubility Products of M(II)-Carbonates
Das geochemische Verhalten der beteiligten Elemente spielt in den Sicherheitsanalysen für die radioaktiven Abfälle eine zentrale Rolle. Als wohl wichtigste Komplexbildner in Lösung und als Anionen in konzentrationslimitierenden Festkörpern sind vor allem die Carbonate, Hydroxide und Oxide zu erwähnen. Komplexe und Festkörper dieser Anionen bilden üblicherweise auch das Rückgrat der für die geochemische Modellierung verwendeten thermodynamischen Datenbasen. Zuverlässige und gut abgestützte thermodynamische Daten dieser Substanzklassen sind deshalb im Waste Management von wesentlicher Bedeutung.
Professor Rolf Grauer hat sich zeitlebens für die Chemie carbonatischer Übergangsmetallkomplexe und Festkörper interessiert. Er hat zu diesem Thema auch mehrere Studien veröffentlicht. Als anorganischer Chemiker der alten Schule haben ihn die leider auch in «kritischen» Datenkompilationen festgehaltenen Inkonsistenzen in den Löslichkeiten von Übergangsmetallcarbonaten besonders gestört. Kurz vor seinem unerwarteten Tod im September 1994 hat er deshalb die vorliegenden kritischen Betrachtungen als allerletzte seiner Arbeiten verfasst. Leider war es ihm nicht mehr vergönnt, die vorerst in Deutsch abgefasste PSI-interne technische Mitteilung (TM-44-94-05) auch als Publikation einer weiteren Öffentlichkeit vorzustellen.
Ziel einer kürzlich begonnenen Überarbeitung der geochemischen PSI Datenbank ist nicht nur die qualitative Verbesserung einzelner Datensätze, sondern auch eine elementübergreifende, chemische Konsistenz der verwendeten Gleichgewichte.
Die bisherigen Studien haben nämlich gezeigt, dass dieser chemisch konsistenten Betrachtungsweise mindestens ebensoviel Bedeutung zukommt, wie der zahlenmässigen Präzision einzelner Gleichgewichte.
In diesem wissenschaftlichen Umfeld stellt die Studie von Rolf Grauer einen wesentlichen Eckpfeiler dar. Sie analysiert und quantifiziert das vorhandene Datenmaterial zur Löslichkeit der Übergangsmetallcarbonate in fast schon akribischer Art und Weise. Der Autor verfolgt die in der Literatur vielfach ungenügend kommentierten Zahlenwerte zurück bis zu den Originalarbeiten, bewertet die angewandten experimentellen Methoden und diskutiert die im Experiment verwendeten Festphasen. Einen angemessenen Stellenwert erhalten neben der Umrechnung der Messdaten auf Standart-Bedingungen auch die Fehlergrenzen. Schliesslich werden die gewonnenen Erkenntnisse in einer Empfehlung zusammengefasst. Hier präsentiert der Autor die Löslichkeiten der Übergangsmetallcarbonate in einem neuen, chemisch konsistenten und umfassend abgestützten Bild.
Ich bin überzeugt, dass die vorliegende Studie für die entsprechenden Fachleute von grossem Interesse sein wird. Aus diesem Grund habe ich mich entschlossen, einem breiteren Fachpublikum eine englische Übersetzung zugänglich zu machen. Diese Übersetzung versucht, neben den reinen fachtechnischen Fakten auch den ausdrucksvollen Stil von Rolf Grauers deutschem Text so gut wie möglich wiederzugeben. Nur an sehr wenigen Stellen wurden Ergänzungen in Form von Fussnoten oder kursiven Einschüben vorgenommen.
PSI, im Dezember 1998
U. Berner
Originalzusammenfassung: Die Löslichkeitsdaten für die M(II)-Carbonate in gängigen Tabellenwerken sind widersprüchlich und zum Teil offensichtlich falsch. Anhand der Originalarbeiten wurde die Datenqualität beurteilt, und mit Hilfe von Quervergleichen konnten für die Carbonate von Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd und Pb verlässliche Werte für die Löslichkeitskonstanten ausgewählt werden.