X線・中性子散乱による融点近傍から超臨界領域におけるメタノールの静的構造

基于X射线和中子散射的近熔点超临界区甲醇静态结构

• 批准号: 09212225
• 负责人: 山口 敏男
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Fukuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09212225/
• 关键词: 超臨界; メタノール; 液体構造; X線回折; 中性子回折; モンテカルロ計算; 配向相関; 水素結合

X線回折測定は、CH_3OHについて、25-253℃、0.1-260MPa、0.500-0.786gcm^<-3>の範囲で、圧力・温度・密度それぞれ一定の条件で行った。中性子回折測定は、3種類の同位体置換試料CD_3OD,CD_3OH,およびその混合物(CD_3OD/CD_3OH=0.36)について、-80℃(飽和蒸気圧)、25℃(0.1MPa)、253℃(117MPa)、202℃(74MPa)、253℃(14MPa)で行い、部分二体分布関数g_<HH>(r),g_<XH>(r),g_<XX>(r)(X=O,C,メチルのD)を導いた。モンテ・カルロ計算は、25.1Å(-80℃)および25.8Å(25℃)の大きさのセルに入れた254個のメタノール分子に対して、部分二体分布関数を基に改良した二体ポテンシャルを用いて行った。配向相関関数は、部分二体分布関数に対して球面調和関数展開を行い、3次元構造を得た。水素結合を2.0<r(OO)<3.4Åかつ1.4<r(OH)<2.4Åと定義して、メタノール分子当たりの水素結合数、および鎖状構造を形成しているクラスターの大きさを見積もった。室温では1分子当たり平均1.4個の水素結合が存在し、平均鎖長が2.7分子であった。一方、-80℃では1分子あたり1.8個の水素結合が形成され、平均鎖長は5.7分子であった。これらの鎖状構造では、各原子が四面体状に並んでいることがわかった。以上のことから、メタノールのクラスター構造は、融点から超臨界温度までほぼ鎖状構造を保っており、水素結合で連結した鎖の長さが温度と共に変わるものと結論した。一方、超臨界温度でも水素結合が存在することが示された。亜臨界および超臨界状態では、室温で存在した鎖状構造が壊れて、五〜六量体のクラスターが存在することが明らかになった。

X-ray reflection measurement: CH_3OH temperature, 25-253℃, 0.1-260MPa, 0.500- 0.786 gcm ^<-3>, pressure, temperature, density, etc. under certain conditions. In the determination of the intermediate component, the temperature of the mixture (CD_3OD/CD_3OH=0.36) of three kinds of isotope replacement samples CD_3OD, CD_3OH, CD_3OD, <HH><XH>CD_3OD, CD_3OH, CD_3OD, CD_3OH, CD_3OH, CD_3OD, CD_3OD, CD_3OH, CD_3OD, CD_3OH, CD_3OH, CD_3OD, CD_3OD, CD_3OH, CD_3OH, <XX>CD_3OD The calculation of the temperature range of 25.1 ° C (-80℃) to 25.8 ° C (25℃) is based on the improvement of the molecular distribution of 254 molecules. Alignment correlation coefficient, partial binary distribution correlation coefficient, spherical harmonic correlation coefficient expansion coefficient, three-dimensional structure coefficient Water element binding is 2.0&lt;r(OO)&lt;3.4 1.4&lt;r(OH)&lt;2.4 At room temperature, 1 molecule is present, and the average length of binding is 2.7 molecules. A square,-80℃ 1 moleculeこれらの锁状构造では、各原子が四面体状に并んでいることがわかった。The above conclusions can be drawn from the following: the melting point, the supercritical temperature, the lock-like structure, the water-element combination, the lock-like structure, and the temperature change. A party, supercritical temperature, water element binding exists, so it is indicated that In critical and supercritical conditions, lock-like structures exist at room temperature, and lock-like structures exist at room temperature.

项目成果

M.Nakahara: "The structure of water and aqueous electrolyte solutions under extreme coditions" Recent Res.Devel.in Phys.Chem.1. 17-49 (1997)

M.Nakahara：“极端条件下水和电解质水溶液的结构”最近的 Res.Devel.in Phys.Chem.1。

T.Yamaguchi: "Scandium(III)hydration in aqueous solution from X-ray diffraction and X-ray absorption fine structure measurements" Chem.Phys.Lett.274. 485-490 (1997)

T.Yamaguchi：“来自 X 射线衍射和 X 射线吸收精细结构测量的水溶液中钪 (III) 水合”Chem.Phys.Lett.274。

T.Yamaguchi: "Structure of subcritical and supercritical hydrogen-bonded liquids and solutions" J.Mol.Liquids. (in press). (1998)

T.Yamaguchi：“亚临界和超临界氢键液体和溶液的结构”J.Mol.Liquids。

H.Ohtaki: "Structure of water under subcritical and supercritical conditions studied by solution X-ray diffraction" Chem.Soc.Rev.41-51 (1997)

H.Ohtaki：“通过溶液 X 射线衍射研究亚临界和超临界条件下的水结构”Chem.Soc.Rev.41-51 (1997)

T.Takamuku: "X-ray diffraction studies on supercooled aqueous lithium bromide and lithium iodide solutions" Z.Naturforsch.52a. 521-527 (1997)

T.Takamuku：“过冷溴化锂和碘化锂水溶液的 X 射线衍射研究”Z.Naturforsch.52a。