過冷却温度領域およびガラス状態における電解質水溶液のミクロ構造と動的性質

过冷温度范围和玻璃态电解质水溶液的微观结构和动态性能

• 批准号: 01540387
• 负责人: 山口 敏男
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Fukuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01540387/
• 关键词: X線回折; 中性子回折; 中性子準弾性散乱; 液体構造; イオンの水和; ガラス状態; 水の構造; 電解質水溶液

[ZnX_2・5H_2O(X=Br,I)の構造]液体窒素温度まで冷却できるクライオスタットを製作した。液体試料ZnBr_2・4H_2Oは25°,-5°Cで、ZnI_2・5H_2Oは85°,40°,25°,-5°,-20°CでX線回折測定を行った。動径分布関数およびモデル解析の結果、いずれの溶液中でもハロゲン化物イオンは、亜鉛イオンの周りに四面体の配置で並んでいる。ZnーBr,BrーBr原子間距離はそれそれ2.44Å,4.07Åである。ZnーI,IーI原子間距離は、それぞれ2.66Å,4.46Åである。ZnーXの平均配位数は温度により変化しないが、XーX平均配位数は過冷却状態では室温の時より増加した。この結果は、過冷却状態においてもガラス状態でみられたZnX_2・3H_2O=ZnH_2O)^<2+>_6+ZnX_4^<2->の反応がおこることを支持する。[LiCl・5D_2Oの構造] 同位体試料^7L^<35>CL・5P_2O,^7Li^<37>Cl・5D_2Oについて25°,-100°,-180°においてパルス中性子回折実験を行った。同位体置換法により解析を行い、塩化物イオンの周りの水和構造(ClーD,ClーO原子間距離,配位数)を室温、過冷却状態、ガラス状態において明らかにした。[多孔性シリカ中の水の構造と動的性質]多孔性シリカガラス(孔径30Å,100Å)に水を充填した試料について、DSC測定、中性子回折中性子準弾性散乱の測定を室温〜-80°Cにおいて行った。DSCの結果-35°C付近で細孔内の水が連結する。結晶化に伴う発熱ピ-クが2種類現れることから、細孔内には2種類の水が存在する。中性子回折の結果、温度低下に伴って1.8Å付近の0ーD結合に基くピ-クが成長し水素結合が増加することがわかった。-80°Cでも結晶ピ-クは現れず、氷はアモルファス状態であると考えられる。中性子準弾性散乱の結果から、温度の低下とともにピ-クの半値幅が減少し、水分子の運動が減少する。また、孔径が小さくなっても水分子の運動が抑えられる。

[Znx_2和5H_2O的结构（X = Br，i）]可以冷却至液氮温度的低温恒温器。对于液体样品ZnBR_2和5H_2O，在25°和-5°C下进行X射线衍射测量，并在85°，40°，25°，-5°和-20°C下为Zni_2和5h_2o进行-25°，-5°和-20°C。由于径向分布函数和模型分析，卤化离子在任何溶液中以四面体排列的形式排列。 Zn-BR和BR-BR之间的原子间距离为2.44Å和4.07Å。 Zn-I和I-I的原子间距离分别为2.66Å和4.46Å。 Zn-X的平均配位数不会随温度而变化，但是与室温相比，超冷状态的X-X的平均配位数增加。该结果支持Znx_2·3H_2O = ZnH_2O）^<2+> _ 6+Znx_4^<2->，即使在过冷状态下也可以在玻璃状态下观察到。 [LICL ・ 5D_2O的结构]在25°，-100°和-180°的同位素样品 ^7l ^7l ^<35> Cl・5p_2O， ^7li ^7li ^<37> <37> cl ・5d_2o中，在25°，-100°和-180°下进行脉冲中子衍射实验。通过同位素替代方法进行分析，以在室温，过冷状态和玻璃状态下揭示氯离子周围的水合结构（CL-D，CL-O原子距离，配位数）。 [多孔二氧化硅中水的结构和动态特性]用于填充多孔二氧化硅玻璃（孔径30Å，100Å）的样品，DSC测量和中子衍射中子或中子准循环散射在-80°C下进行。 DSC结果在孔内的水连接约-35°C。孔中存在两种类型的水，因为有两种类型的水是由结晶产生的。中子衍射表明，随着温度下降，基于0-D键在1.8Å生长的选择，导致氢键的增加。即使在-80°C下，也没有出现微晶，并且冰被认为处于无定形状态。中子准散射的结果表明，随着温度的降低，峰的一半降低，减少了水分子的运动。此外，即使孔径减小，也可以抑制水分子的运动。

项目成果

Toshio Yamaguchi: "XーRay Diffraction and Raman Studies of Zinc(II)Chloride Hydrate Melts ZnCl_2.RH_2O(R=1.8,2.5,3.0,6.2)" J.Phys.Chem.93. 2620-2625 (1989)

Toshio Yamaguchi：“氯化锌水合物熔体 ZnCl_2.RH_2O(R=1.8,2.5,3.0,6.2) 的 X 射线衍射和拉曼研究”J.Phys.Chem.93 (1989)。

Toshio Yamaguchi: "XーRay Diffraction Study of Calcium(II)Chloride Hydrate Melts:RH_2O(R=4.0,5.6,6.0,8.6)" Inorg.Chem.93. 1695-1697 (1989)

Toshio Yamaguchi：“氯化钙 (II) 水合物熔体的 X 射线衍射研究：RH_2O(R=4.0,5.6,6.0,8.6)”Inorg.Chem.93 (1989)。

山口敏男: "細孔内の水の構造と動的性質" 電気化学. 57. 632-636 (1989)

Toshio Yamaguchi：“孔隙中水的结构和动态特性”电化学 57. 632-636 (1989)

Toshio Yamaguchi: "Chloride hydration in solution at Liquid and Glassy States" J.Chem.Phys.

Toshio Yamaguchi：“液态和玻璃态溶液中的氯化物水合”J.Chem.Phys。

Toshio Yamaguchi: "Structure of Zinc(II)Chloride Complexes in Aqueous Liquid and Glassy Solutions" J.Phy.Chem.

Toshio Yamaguchi：“水溶液和玻璃状溶液中氯化锌 (II) 配合物的结构”J.Phy.Chem。