Complexation d'actinides et d'analogues par des ligands hydroxamates

Due to the increasing human activities in the civilian nuclear fields, the actual and potential release of radionuclides into the environment is a matter of concern. The mobility of radio-nuclides depends on several factors such as pH, ionic strength, oxidation state and the presence of organic ligands. In order to guarantee the safety of radioactive waste storage sites and to develop contaminated soil remediation processes, it is necessary to have fundamental data on actinides and natural organic ligands interactions. This study focuses on the interaction between Th(IV), U(IV,VI), Cf(III) and Eu(III) and hydroxamates derivatives, desferrioxamine B, a bacterial siderophore with three hydroxamic functions. The stability constants of complexes are determined as function of acidity and ligand concentration, at fixed ionic strength and temperature, using several techniques and metal concentrations ranging from 10⁻¹⁰ to 10⁻³ M (liquid-liquid extraction coupled with γ-spectrometry, capillary electrophoresis with UV detection, UV-Vis absorption spectrophotometry). The thermodynamic study is supplemented by a structural one using spectroscopic techniques such as Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy. Experimental measurements are compared with quantum chemistry calculations (DFT) in order to determine the coordination geometry of the metal ion and the interatomic distances.L’augmentation des activités humaines dans le domaine nucléaire civil comme militaire est à l’origine d’une dissémination effective ou potentielle de radionucléides dans l’environnement. Leur mobilité dépend de plusieurs facteurs tels que le pH, la force ionique, le degré d’oxydation et la présence de ligands organiques. Afin de garantir la sûreté de sites d’entreposage ou de stockage, de développer des procédés de remédiation de sols contaminés, il est nécessaire de disposer de données fondamentales sur les interactions entre actinides et ligands organiques susceptibles d’être présents dans l’environnement, vecteurs de migration ou de piégeage de ces radioéléments. Dans ce contexte, l’étude s’est axée sur les interactions entre Th(IV), U(IV,VI), Cf(III) and Eu(III) et des dérivés hydroxamates, en particulier, la desferrioxamine B, un sidérophore bactérien comportant trois fonctions hydroxamiques. Les constantes de formation des complexes sont déterminées en fonction de l’acidité et de la concentration de ligand à force ionique et température fixées en mettant en jeu plusieurs techniques expérimentales et des concentrations en élément comprises entre 10⁻¹⁰ et 10⁻³ M (extraction liquide-liquide combinée à une détection par spectrométrie γ, électrophorèse capillaire avec détection UV, spectrophotométrie d’absorption UV-visible). L’approche thermodynamique de cette étude est complétée par une étude structurale à l’aide de techniques spectroscopiques telles que la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et de la spectroscopie d’absorption des rayons X. Ces mesures expérimentales sont alors confrontées à des calculs théoriques (DFT), afin de déterminer l’arrangement structural du métal et les distances interatomiques