クヌーセン流出法・回転流出法の組合せによる類金属元素蒸気の解離会合平衡の研究

• 研究課題/領域番号: 02555137
• 研究種目: 試験研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 金属製錬・金属化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中澤 重厚 東北大学, 工学部, 助教授 (70006055)
• 研究分担者: 日野 光久 東北大学, 工学部, 助手 (40005335) ; 阿座上 竹四 東北大学, 工学部, 教授 (50006029) ; 伊藤 聰 東北大学, 工学部, 助手 (70133048)
• 研究期間 (年度): 1990 – 1992
• 研究課題ステータス: 完了 (1992年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円); 1992年度: 200千円 (直接経費: 200千円); 1991年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 1990年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
• キーワード: 蒸気圧測定 / クヌーセン流出法 / 回転流出法 / 類金属元素 / 多原子分子蒸気 / クヌ-セン流出法 / 解離会合平衡

研究概要

1.類金属元素ヒ素、アンチモン、セレン、テルルなどについて、1000〜1500Kにおける蒸気種間解離会合反応の平衡定数を実測する装置を設計・製作した。
2.純元素または元素含有合金を試料として回転流出セルに収め、セルからの蒸気流出に伴う1)試料質量減少速度を測定して見かけの蒸気圧を求め、2)セルに働くトルクを測定して全圧を求め、測定条件下で支配的な蒸気種2種類の分圧に関する2元連立方程式を解くことにより、蒸気種それぞれの分圧を決定し、蒸気種間解離会合反応の平衡定数を導く-という測定原理を採用した。
3.大きなベルジャを備え排気容量の大きい超高真空排気装置を購入し、手持ちの天秤を真空ベルジャ内に組み込み、これに回転流出セルを吊って試料質量減少速度を測定することにした。天秤として電子式のものを選び、その基本部分だけを真空ベルジャ内に組み込み、制御部と表示部を大気側に出した。セルに働くトルクは吊り線のねじれ角から求めることにした。セル中心から天秤フックまでの高さが270mmであり、そのうちの195mmほどねじれ角測定用の細線が占める。
4.回転流出セルとして、グラファイトで流出孔径1mm、孔2つの間隔16mmのものを製作した。試料を収めた回転流出セルの総質量は吊り線を含めて20gほどである。高さ75mm、内径60mm、全抵抗7.2Ωのヒータを製作し、真空チャンバ内にセルを取り囲むように置き、セルを放射により加熱した。
5.測定条件と誤差との関係について考察した。第3の蒸気種が存在する場合に、その存在を無視せず、蒸気種3種類の分圧の1次結合3種類を測定して蒸気種間の平衡定数を求める厳密なやり方との優劣を比較した。