2019 Fiscal Year Research-status Report

電解質溶液における排除体積効果の理論的研究ーホフマイスター系列の解明に向けてー

Research Project

Project/Area Number	18K03562
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	岡本隆一岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任講師 (10636385)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	電解質 / ホフマイスター系列 / 活量係数 / 連続場理論 / 排除体積効果 / 水和効果
Outline of Annual Research Achievements	排除体積効果および水和効果をとりいれた電解質溶液の連続場理論を構築した。排除体積効果はMansoori-Carnahan-Starling-Lelandモデルを、水和効果はBornモデルを用いてモデル化した。従来の連続場理論と異なり溶媒の自由度もあらわに取り入れた。そのことにより溶媒誘起効果を含むイオン間の(短距離)相互作用を計算することが可能になる。計算結果は、イオン間相互作用のイオンサイズ依存性は、Collinsの経験則と一致した。また、アルカリハロゲン塩における活量係数や浸透係数のイオン種依存性を半定量的に説明できることもわかった。特に、正負どちらか一方のイオンのサイズが溶媒分子サイズとほぼ等しいときに、対イオンサイズ依存性が反転するという実験結果を説明できる。ここでは排除体積効果と水和効果の競合が本質的に重要である。モデルは多数のパラメタを含むが、上記の傾向はパラメタ値には敏感に依存しない。さらに、水以外の多くの溶媒種でも同様の反転現象が予言される。これらの結果は論文にまとめ、まもなく投稿予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 論文執筆段階において、共著者の内容把握およびそれを踏まえた改訂に時間がかかったため。
Strategy for Future Research Activity	連続場理論で得られた知見を踏まえて、分子動力学シミュレーションを用いたミクロモデルによる理解を深める。特に、溶媒誘起を含むイオン間相互作用の短距離部分が固有イオン効果に重要であり、そのメカニズムを解明する。
Causes of Carryover	研究が当初予定していたよりもやや遅れていることにより、今年度はコンピュータ購入をしなかった。新型コロナウイルス問題により、参加予定の学会・研究会が中止になり参加しなかった。次年度にはワークステーションを購入し、可能ならば(新型コロナウイルスの問題が収束するならば)海外の研究会などでの発表を積極的におこないたい。