2015 Fiscal Year Research-status Report
濃厚電解質水溶液中のイオン活量測定の基盤形成と海水の酸性化精密計測への応用
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15K05552
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
垣内 隆 甲南大学, 理工学部, 研究員 (20135552)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 雅博 甲南大学, 理工学部, 教授 (60182648)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | pH / イオン活量 / 塩橋 / イオン液体 / 海水 / 酸性化 / 濃厚電解質 / 液間電位差 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海水の酸性化の程度を精密測定に、申請者らが提案したイオン液体塩橋をもちいる電池の端子間電圧測定という新手法がどの程度使えるか否かを、濃厚NaCl水溶液および模擬海水について検討した。これまでに希薄電解質水溶液および、0.5 mol dm-3 程度までのHCl および HBr水溶液の単独イオン活量測定に有効である事が確認されているトリブチル2-メトキシエチルフォスフォニウム ビス[ペンタフルオロエタンスルホニル］アミド(以下、TBMOEPC2C2N）からなる塩橋のこれら濃厚電解質溶液における水素イオンおよび塩化物イオンの単独イオン活量に応用した。水素イオン官能電極として水素電極を用いた場合、0.08 mol dm-3トリス塩酸緩衝液を含む模擬海水について得られた水素イオンの活量ベースのpH=8.21+-0.01 は、水素イオン活量を 0.94 と見積もると、濃度ベースのpH(以下 pHc)、pHc =8.18 に換算される。これまでに報告されている同組成での pHc の文献値より、0.02～0.03 低い値である。この差の原因は、現在検討中である。
実験データの解析から、より高精度（不確かさが pHにして、0.01 以下）の pH 測定には、イオン液体｜水溶液界面の分極性を低くすること必要であることが、示唆された。
電解質水溶液の電気伝導率差測定より、上記イオン液体の構成アニオンのプロトン付加体であるビス[ペンタフルオロエタンスルホニル］アミド酸（以下、HC2C2N）のpKa が 0以下であり、HC2C2Nが強酸である事が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
塩橋として、これまでに有効性が確認されているTBMOEPC2C2N が模擬海水（イオン強度 0.7 mol dm-3 程度）のpH および塩化物イオン活量に有効であることが確認された。また、このイオン液体の構成アニオンのプロトン付加体であるビス[ペンタフルオロエタンスルホニル］アミド酸（以下、HC2C2N）のpKa が 0以下であり、HC2C2Nが強酸である事が確認された。このことは、HC2C2N は弱酸ではないかという海外からの批判を否定する結果であり、申請者らの従来の主張がうらづけられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2015年度に得られた結果は、イオン液体を用いる新手法の検証といういみでは概ね満足すべきものであるが、より高精度（不確かさが pH にして 0.01 以下）測定には、イオン液体塩橋｜試料水溶液界面お界面電位差の安定性を高める必要がある。このためには、より分極性の大きなイオン液体を塩橋として用いるべきである。イオン液体に含まれる微量の（ppm程度の）不純物および、イオン液体塩橋への水の浸入の問題である。これらを考慮した。目的に沿った新しいイオン液体を探索し、その基礎的性質を検討する。
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| Causes of Carryover |
物品費および旅費の使用額が当初の予定より少なかった一方、学会参加登録費を計上していなかったこと、および、他大学（京都大学桂キャンパス）におけるイオン液体合成に従事した学生の交通費を考慮していなかった。学生は当初、桂周辺に宿泊する計画であったが、自宅からの往復に変更したことによって生じた差額が30740円となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2016年度に新しく合成するイオン液体の出発物質は比較的安価と予想される。その費用とガラス器具類に要する費用を60万円、国際会議参加（国際電気化学会１名、iPRIME(ハワイ）1名）および日本分析化学会年会参加(1名）に要する費用を123万円程度と見積もっている。差額30740円は、物品費として、今年度の交付額と合わせて使用する計画である。
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