3D-RISM/スモルコフスキー理論による電解質水溶液の超音波吸収の研究

利用3D-RISM/Smolkowski理论研究电解质水溶液超声吸收

• 批准号: 17750011
• 负责人: 山口 毅
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17750011/
• 关键词: 電解質水溶液; 超音波吸収; 一般化ランジュバン方程式; モード結合理論; 部分モル体積; イオン対; 電解質溶液; 積分方程式理論; スモルコフスキー理論

統計力学理論を用いて、微視的相互作用から電解質溶液の超音波吸収スペクトルを計算するための理論的定式化を行った。超音波吸収を与える周波数依存の体積粘性率は、久保-グリーンの公式を用いて、圧力揺らぎの時間相関関数と関連付けられる。本研究では、圧力揺らぎをイオン間の二体分布の揺らぎに射影して、イオン間の相対運動と超音波緩和を結びつけた。その際の結合定数として、距離依存の「超音波緩和に有効な」イオン対の部分モル体積の微視的表式も与えられた。イオン対の熱力学的体積は、イオン間距離の関数として、デバイ長程度の距離で減衰し、大きな濃度依存性を持つ。一方、「超音波緩和に有効な」体積は、有限濃度でもクーロン型の漸近形を持つことが理論的に示され、また、濃度依存性も比較的小さいことが、以下の述べる数値計算で示された。数値計算は、170mMの硫酸マグネシウム水溶液を模した系で行った。イオン間の相関関数は、DRISM/HNC理論を用いて求めた。数値計算の結果、100kHz近傍と500MHz近傍に大きな緩和が存在するという実験の特徴を再現する結果を得ることができた。また、500MHz近傍の緩和がデバイ型関数から外れた関数形を持つという実験の特徴も再現された。解析の結果、100kHz近傍の緩和は、Eigen-Tamm機構で提案されている通り、Contact ion pairからsolvent-separated ion pairへの遷移に帰属されるが、500MHz近傍の緩和がデバイ型から外れる理由は、solvent-separated ion pairが二種存在するというEigen-Tammyの帰属よりむしろ、拡散律速反応の過渡効果を反映しているという解釈の方が適当であることが分かった。

The theory of statistical mechanics is used to formulate the theory of interaction between Weishi app and electrolyte solution. Ultrasonic absorption and frequency dependence of volume viscosity, Kubo-conversion formula, pressure dependence of time dependence of correlation In this study, the relationship between the two body distributions and the ultrasonic relaxation was studied. The expression "ultrasonic mitigation has effect" and "volume of part" of the Weishi app depends on the combination number and distance. The thermodynamic volume of a pair is dependent on the number of distances between the pairs, the length of the pairs, the distance between the pairs, the attenuation, and the concentration. On the one hand,"ultrasonic attenuation has effect" volume, finite concentration, asymptotic shape, theoretical expression, concentration dependence, small comparison, calculation of the following numerical values are shown. The calculation of the number of 170mM sulfuric acid in aqueous solution was carried out. The correlation between DRISM and HNC is discussed in detail. The results of numerical calculation, 100kHz near-range and 500MHz near-range large amplitude relaxation, and the results of characteristic reproduction are obtained. 500MHz near-range mitigation, type correlation, external correlation, type correlation, and characteristic reproduction. Analysis results: 100kHz near mitigation, Eigen-Tamm mechanism proposal, Contact pair, solvent-separated ion pair, solvent-separated

项目成果

Theoretical study on the sound absorption of electrolytic solutions I : Theoretical formulation

电解液吸声的理论研究Ⅰ：理论公式

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Chemical Physics (掲載予定)
• 作者: T.Yamaguchi;T.Matsuoka;S.Koda
• 通讯作者: S.Koda