Séminaire spécialisé

vendredi 18 octobre 2013 à 16:00

Amphi G. Besse

Soutenance de thèse: Spéciation du technétium en milieu acide: effet des rayonnements alpha

Ibtihel Denden

Subatech (groupe Radiochimie)

Résumé:
Ce projet s’inscrit dans le cadre d’une étude fondamentale sur la spéciation du technétium en milieu fortement acide. Le comportement de Tc(VII) en milieu HTFMS a été étudié en absence et en présence d’irradiation α. Dans ces deux conditions différentes, les résultats spectrophotométriques de réduction de Tc (VII) obtenus pour les mélanges HTFMS-xH2O sont similaires. L’analyse par SAX indique la formation d’un dimère cyclique de Tc(IV) complexé aux ligands triflates et formulé Tc2O2(CF3SO3)4(H2O)4. Ce composé est linéarisé en TcIV-O-TcIV quand la concentration de HTFMS augmente. Dans HTFMS à +98% (CHTFMS=11,15 M), le Tc(VII) protoné, de formule TcO3(OH)(H2O)2, stabilisé en absence de rayonnements ionisants externes est réduit en Tc(V) sous irradiation α. La caractérisation structurale par la spectroscopie EXAFS sur la base des calculs DFT suggère la formation d’un complexe monomère de Tc(V) avec les ligands triflates. Les deux composés [OTc(F3CSO3)2(H2O)2]+ et [OTc(F3CSO3)2(OH)2]- ont été proposées.

En milieu H2SO4 concentré (CH2SO4 ≥ 12 M), des expériences de radiolyse α de Tc(VII) ont été menées afin de pouvoir comparer le comportement radiolytique de Tc(VII) dans les deux milieux apparentés HTFMS et H2SO4. Les études XANES montrent que la réduction radiolytique de Tc(VII) contribue à la formation d’un mélange de Tc(V) et Tc(VII) dans H2SO4 13 M et d’une espèce de Tc(V) dans H2SO4 18 M. L’analyse des spectres EXAFS indique la formation de complexes monomères [TcO(HSO4)3(H2O)2] et [TcO(HSO4)3(H2O)(OH)]- en milieu H2SO4 13 M et des espèces [Tc(HSO4)3(SO4)(H2O)] et [Tc(HSO4)3(SO4)(OH)]- à 18 M de l’acide.

Mots clés : technétium, HTFMS, H2SO4, radiolyse α, spéciation, SAX (XANES et EXAFS), DFT.

Abstract:
This project is part of the fundamental study of technetium speciation in highly acidic medium. The behaviour of technetium in HTFMS was investigated first in the absence, then in the presence of α irradiation. Given these two different conditions, spectrophotometric results of Tc(VII) reduction are similar. XAS analysis indicates the formation of a cyclic dimer of Tc(IV) complexed to triflate ligands and formulated as Tc2O2(CF3SO3)4(H2O)4. This compound is linearized to TcIV-O-TcIV with the increase of HTFMS concentration. At high concentration of HTFMS +98% (11.15 M), the protonated species TcO3(OH)(H2O)2 which is formed in the absence of external ionizing radiations, is reduced to the V oxidation state under α irradiation. Structural characterization by EXAFS spectroscopy and DFT calculations suggests the formation of monomer species of Tc(V)-triflate complexes where [OTc(F3CSO3)2(H2O)2]+ and [OTc(F3CSO3)2(OH)2]- compounds were proposed.
In concentrated H2SO4 (CH2SO4 ≥ 12 M), α-radiolysis experiments of Tc(VII) were performed in order to compare the radiolytic behaviour of Tc(VII) in both comparable media HTFMS and H2SO4. XANES studies show that radiolytic reduction of Tc(VII) leads to the formation of Tc(V)-Tc(VII) mixture in H2SO4 13 M and just Tc(V) in 18 M of H2SO4. The analysis of EXAFS spectra is consistent with the formation of [TcO(HSO4)3(H2O)2] and [TcO(HSO4)3(H2O)(OH)]- monomer complexes in H2SO4 13 M and [Tc(HSO4)3(SO4)(H2O)] and [Tc(HSO4)3(SO4)(OH)]- species at 18 M of H2SO4.

Keywords : technetium, HTFMS, H2SO4, α-radiolysis, speciation, XAS (XANES and EXAFS), DFT.