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水中の有機酸分子及びイオンの並進・回転拡散係数の大小関係の反転

水中有机酸分子和离子的平移和旋转扩散系数大小关系的反转

基本信息

批准号：
14740326
负责人：
若井千尋
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究において最も重要な目的は、『電荷の有無はイオンと中性分子での回転拡散係数の大小関係の反転を引き起こすかを明らかにする』ことである。NMRを用いて、ギ酸分子及びそのイオンの並進・回転拡散係数を、1Mから1mMという、非常に低い濃度領域まで調べた。その結果、どの濃度濃度においても並進拡散係数はギ酸イオンの方が小さいのに対し、回転拡散係数は逆にギ酸イオンの方が1.8倍も大きいことを初めて明らかにした。このような逆転現象は、溶質の並進及び回転拡散係数を溶媒の粘度と溶質の排除体積によって説明する、流体力学的モデルの本質的な破たんを意味している。常温常圧下での測定に成功した後、更に高圧下での測定を遂行した。ギ酸分子とギ酸イオンの回転拡散係数の圧力依存性を、高圧NMR装置を用いて研究した。その結果、ギ酸分子の回転拡散係数は、無極性分子であるベンゼンと同様に、圧力増加と共に単調に減少した。これは、圧縮によって溶質-溶媒分子間の平均距離が小さくなり、斥力的相互作用が強くなるためと考えられる。これに対し、ギ酸イオンは、圧縮されているにも関わらず回転拡散係数はわずかに増加した。これは、水の水素結合構造が圧力によって歪められ、水素結合が弱められるためと考えられる。150MPa以上の圧力になると、密度増加に伴う斥力の増加によって回転拡散係数は減少に転じた。このような傾向は、より大きな溶質であるニトロメタンと硝酸イオンの組み合わせにおいてより顕著に見られることも確認した。圧力効果においても、中性分子とイオンでは大きく異なった。電荷の有無によって並進及び回転のダイナミクスが大きく異なることを実験的に明らかにした。これらの研究成果は多くの学会で報告し、また投稿論文としてまとめているところである。

The most important purpose of this study is to determine the relationship between the presence and absence of charge and the dispersion coefficient of neutral molecules. NMR spectra show that there is no correlation between the molecular weight and the molecular weight of the acid. The results show that the concentration of the solution is higher than that of the solution, and the dispersion coefficient of the solution is higher than that of the solution. The dispersion coefficient of the solution is higher than that of the solution, and the dispersion coefficient of the solution is higher than that of the solution. This phenomenon is related to the dispersion coefficient of the solute, the viscosity of the solvent, and the volume of the solute excluded. The measurement was carried out successfully under normal temperature and high pressure. The pressure dependence of the dispersion coefficient of the acid molecule and the acid molecule was studied by high pressure NMR equipment. As a result, the dispersion coefficient of the acid molecule is reduced, the polarity of the molecule is reduced, and the pressure increases. The average distance between solute and solvent molecules is small, and the repulsive interaction is strong. For example, if you want to increase the dispersion coefficient, you can increase the dispersion coefficient. The structure of water element combination is weak, and the pressure is weak. The increase of pressure and density above 150MPa is accompanied by the increase of repulsive force and the decrease of dispersion coefficient. This is the first time I've ever seen a woman. The pressure is high, and the neutral molecule is high. The electric charge has no change and the electric charge has no change. The results of this research have been reported and submitted to the Society.