炭酸水素塩の水素結合の精密X線構造解析による研究

• Project/Area Number: 06740255
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 西畑 保雄 岡山大学, 理学部, 助手 (90218181)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 水素結合物質 / X線結晶構造解析

Research Abstract

水素結合物質KHCO_3はCO_3^<2->がダイマーを形成しており、その内に二重水素結合O-H・・・Oを有している。この物質は318Kで相転移を起こすことが報告されているが、これは水素原子のオーダーディスオーダー相転移であることを示唆している。この研究では4軸X線回折装置を用いて精密構造解析を行ない、水素結合内の水素結合の振る舞いを研究することを目的としている。
水溶液法で育成した単結晶を球形に整形し、室温および15Kで反射強度の測定を行なった。室温における結晶構造は今までに報告されているものとほぼ同じであった。差のフーリエ合成で現われた水素原子の密度は明らかに1:1からのズレを示している。中性子回折実験によるディスオーダーの報告と比較することによって原子核および電子雲の分布の違いが議論できるはずなので興味深い。それに対して15Kでの構造解析は、今回初めてなされたものである。水素原子の密度分布は水素結合内で一方の位置にほぼ完全にオーダーしており、この水素原子の配向確率が低温相のオーダーパラメータであることを強く示唆している。これらの実験結果は現在、論文投稿準備中である。
今後は引き続き、多くの温度点での構造解析を行ない、水素原子の密度分布をより詳しく調べる予定である。KをNaやRbに置換した物質についても調べる予定である。