Influence de la pression d’oxygène sur la diffusion et la solubilité de l’eau dans les verres de silicates alcalins

¹ Centre de Recherche sur les solides à organisation cristalline imparfaite, rue de la Férollerie, 45045 Orléans Cedex., France.
² Laboratoire de Physico-chimie minérale, Université catholique de Louvain, 1, place Croix-du-Sud, Louvain-la-Neuve., Belgique.
³ Laboratoire Central Glaverbel-Mecaniver, Jumet, Belgique.

Résumé

On a mesuré la dépendance vis-à-vis de la pression d’oxygène de la diffusion et de la solubilité de l’eau dans un verre binaire soude-silice. La solubilité de l’eau augmente avec la pression d’oxygène ([math]) tandis que la vitesse de diffusion diminue ([math]). On montre que ce résultat est compatible avec un modèle de structure de défauts antérieurement proposé par d’autres auteurs, dans lequel les défauts majoritaires sont des lacunes d’oxygène simplement ionisées et des atomes d’oxygène interstitiels doublement ionisés. Un mécanisme de diffusion de l’eau est proposé, faisant simultanément appel à ces deux types de défauts.

Abstract

Water solubility and diffusivity in a glass of composition 75% SiO₂, 25 % Na₂O, melted under variable oxygen pressure, are found to vary as P(O₂)^1/6,7 and P(O₂)^-1/2,7 respectively.

This is shown to be consistent with the assumption that the dominant defects are singly ionized oxygen vacancies and doubly ionized interstitial oxygen atoms.

The proposed mechanism for « water » diffusion is a proton lump from an interstitial OH ion to a neighboring interstitial oxygen ion, and the jump of a lattice OH group into a singly Wired oxygen vacancy.