Reaction rates and dissolution mechanisms of quartz as a function of pH

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 112, Issue 10, 2008, Pages 2027-2033

  Nangia, Shikha ^a   Garrison, Barbara J ^a  

^a PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO ELECTRONIC STRUCTURE CALCULATIONS; BARRIER HEIGHT (BH); COMPUTATIONAL STUDIES; DISSOLUTION MECHANISMS; DISSOLUTION RATE (DR); NEUTRAL SPECIES; PARTITION FUNCTIONS; PROTONATED; RATE-LIMITING STEP (RLS); REACTION PROFILES; TEMPERATURE RANGES; TRANSITION STATE (TS);

DISSOLUTION; ELECTRONIC STRUCTURE; MECHANISMS; OXIDE MINERALS; QUARTZ; REACTION RATES;

RATE CONSTANTS;

EID: 47049121207     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp076243w     Document Type: Article

References (66)

1. Hering, J. G. Oxidative and reductive dissolution, 23rd ed.; Mineralogical Society of America: Wahington, DC, 1990.
2. Iler, R. K. The chemsitry of silica: solubility, polymerization, colloid and surface properties, and biochemitry; Wiley Interscience: New York, 1979.
3. Brinker, C. J.; Scherer, G. W. Sol-Gel Science; Academic Press: Boston, MA, 1990.
4. Cundy, C. S.; Cox, P. A. Chem. Rev. 2003, 103, 663.
5. Kawai, T.; Tsutsumi, K. Colloid Polym. Sci. 1998, 276, 992.
6. Kirschhock, C. E. A.; Ravishankar, R.; Verspeurt, F.; Grobet, P. J.; Jacobs, P. A.; Martens, J. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4965.
7. de Moor, P.-P. E. A.; Beelen, T. P. M.; van Santen, R. A.; Beck, L. W.; Davis, M. E. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7600.
8. Bussian, P.; Sobott, F.; Brutschy, B.; Schrader, W.; Schuth, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 3901.
9. Knight, C. T. G.; Kinrade, S. D. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 3329.
10. Kirschhock, C. E. A.; Ravishankar, R.; Verspeurt, F.; Grobet, P. J.; Jacobs, P. A.; Martens, J. A. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 3333.
11. Felmy, A. R.; Cho, H.; Rustad, J. R.; Mason, M. J. J. Solution Chem. 2001, 30, 509.
12. Pelster, S. A.; Schrader, W.; Schueth, F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4310.
13. Pokrovsky, O. S.; Golubev, S. V.; Mielczarski, J. A. Colloid Interface Sci. 2006, 296, 189.
14. Yamabe, S.; Minato, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 1984, 80, 1576.
15. Kubicki, J. D.; Sykes, D. Am. Mineral. 1993, 78, 253.
16. Kubicki, J. D.; Xiao, Y.; Lasaga, A. C. Geochim. Cosmochim. Acta 1993, 57, 3847.
17. Xiao, Y.; Lasaga, A. C. Geochim. Cosmochim. Acta 1994, 58, 5379.
18. Xiao, Y.; Lasaga, A. C. Geochim. Cosmochim. Acta 1996, 60, 2283.
19. Pereira, J. C. G.; Catlow, C. R. A.; Price, G. D.; Almeida, R. M. J. Sol-Gel Sci. Technol. 1997, 8, 55.
20. Pereira, J. C. G.; Catlow, C. R. A.; Pereira, J. C. G.; Price, G. D. Chem. Commun. 1998, 1387.
21. Pereira, J. C. G.; Catlow, C. R. A.; Price, G. D. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3268.
22. Pereira, J. C. G.; Catlow, C. R. A.; Price, G. D. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3252.
23. Pelmenschikov, A.; Strandh, H.; Pettersson, L. G. M.; Leszczynski, J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5779.
24. Pelmenschikov, A.; Leszczynski, J.; Pettersson, L. G. M. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9528.
25. Yang, J.; Meng, S.; Xu, L. F.; Wang, E. G. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 146102.
26. Tossell, J. A. Geochim. Cosmochim. Acta 2005, 69, 283.
27. Mora-Fonz, M. J.; Catlow, C. R. A.; Lewis, D. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 3082.
28. Yang, J.; Wang, E. G. Physical Rev. B 2006, 73, 035406.
29. Criscenti, L. J.; Kubicki, J. D.; Brantley, S. L. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 198.
30. Nangia, S.; Washton, N. M.; Mueller, K. T.; Kubicki, J. D.; Garrison, B. J. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 5169.
31. Gratz, A. J.; Bird, P. Geochim. Cosmochim. Acta 1993, 57, 977.
32. Gratz, A. J.; Bird, P. Geochim. Cosmochim. Acta 1993, 57, 965.
33. Siegel, D. I.; Pfannkuch, H. O. Geochim. Cosmochim. Acta 1984, 48, 197.
34. Carroll-Webb, S. A.; Walther, J. V. Geochim. Cosmochim. Acta 1988, 52, 2609.
35. Casey, W. H.; Westlich, H. R.; Holdren, G. R. Am. Mineral. 1991, 76, 211.
36. Burch, T. E.; Nagy, K. L.; Lasaga, A. C. Chem. Geol. 1993, 105, 137.
37. Mazer, J. J.; Walther, J. V. J. Non-Cryst. Solids 1994, 170, 32.
38. Stillings, L. L.; Brantley, S. L. Geochim. Cosmochim. Acta 1995, 59, 1483.
39. Stillings, L. L.; Drever, J. I.; Brantley, S. L.; Sun, Y.; Oxburgh, R. Chem. Geol. 1996, 132, 79.
40. Chen, Y.; Brantley, S. L. Chem. Geol. 1997, 135, 275.
41. Chen, Y.; Brantley, S. L. Chem. Geol. 2000, 165, 267.
42. Oelkers, E. H.; Schott, J. Geochim. Cosmochim. Acta 2001, 65, 1219.
43. Knauss, K. G.; Wolery, T. J. Geochim. Cosmochim. Acta 1987, 52, 43.
44. Cypryk, M.; Apeloig, Y. Organometallics 2002, 21, 2165.
45. Bunker, B. C.; Tallant, D. R.; Headley, T. J.; Turner, G. L.; Kirkpatrick, R. J. Phys. Chem. Glasses 1988, 29, 106.
46. Truhlar, D. G.; Garrett, B. C. Ann. Rev. Phys. Chem. 1984, 35, 159.
47. Hill, C. G. An Introduction to Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design; Wiley: New York, 1977.
48. Grinsven, j. J. M. v.; Riemsdijk, W. H. v. Geoderma 1992, 52, 41.
49. Brantley, S. L. Treatise Geochem. 2004, 5, 73.
50. Hayes, K. F.; Leckie, J. O. J. Colloid Interface Sci. 1987, 115, 564.
51. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200.
52. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
53. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
54. Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. A 1994, 98, 11623.
55. Zhang, Y.; Li, Z. H.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 593.
56. Frisch, M. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1984, 80, 1384.
57. Lynch, B. J.; Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1384.
58. Curtiss, L. A.; Redfern, P. C.; Raghavachari, K.; Rassolov, V.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1999, 110, 4703.
59. Fast, P. L.; Sanchez, M. L.; Truhlar, D. G. Chem. Phys. Lett. 1999, 306, 407.
60. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
61. Cancès, E.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3032.
62. Corchado, J. C.; Chuang, Y.-Y.; Coitiño, E. L.; Truhlar, D. G. GAUSSRATE, 9.4 ed.; University of Minnesota: Minneapolis, MN, 2003.
63. Corchado, J. C.; Chuang, Y.-Y.; Fast, P. L.; Hu, W.-P.; Liu, Y.-P.; Lynch, G. C.; Nguyen, K. A.; Jackels, C. F.; Ramos, A. F.; Ellingson, B. A.; Lynch, B. J.; Melissas, V. S.; Villa, J.; Rossi, I.; Coitiño, E. L.; Pu, J.; Albu, T. V.; Steckler, R.; B. C. Garrett; Isaacson, A. D.; Truhlar, D. G. POLYRATE-version 9.4; University of Minnesota: Minneapolis, MN, 2005.
64. Dove, P. M.; Elston, S. F. Geochim. Cosmochim. Acta 1992, 56, 4147.
65. Schwartzentruber, J.; Furst, W.; Renon, H. Geochim. Cosmochim. Acta 1987, 51, 1867.
66. Wollast, R.; Chou, L. In NATO ASI Series, No. 251; Lerman A., Meybeck, M., Eds.; NATO: Geneva, 1988.