高圧NMR分光法による水和水のダイナミツクスの研究

• 研究課題/領域番号: 09640615
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 谷口 吉弘 立命館大学, 理工学部, 教授 (70066702)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 1999年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 1998年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 1997年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: NMR / アルカリブロマイド / 水分子 / スピン―格子緩和速度 / 圧力 / スピン-格子緩和速度 / スピン-格子統和速度 / アルカリ金属塩 / 水和 / 動的構造

研究概要

まず、アルカリブロマイド(LiBr,NaBr, KBr, CsBr)各水溶液中における水分子(D_2O)のD核および^<17>O核のスピン―格子緩和速度(R_1)を0-1.0molkg^<-1>、10-50 ^0C、0.1-300Mpaにおいて測定した。各温度および各圧力においてD核および^<17>O核のR_1は各水溶液について溶液濃度とともに直線的に変化した。よって、高圧力下においても二状態モデルを用いてR_1の値はバルクの水分子、カチオンおよびアニオンに配位される水分子のR_1の和として表されるものと思われる。得られた直線のかたむきはLiBr>NaBr>KBr>CsBrの順となり、イオン分割によって得られたイオンのB係数はLi^+>Na^+>(0>)K^+>Cs^+の順となった。次に、イオンのB係数から見積もられるアルカリ金属に配位する水分子におけるD核および^<17>O核の回転相関時間(τ)は各温度および各圧力においてLi^+>Na^+>(D_2O>)K^+>Cs^+の順となり、温度および圧力の上昇に伴い減少することが認められた。したがって、アルカリ金属に配位する水分子の回転運動は温度および圧力の上昇に伴い一層顕著になるものと思われ、これは水分子の水素結合が弱められるか歪められることによるものと思われる。τ(D)/τ(^<17>O)の値は各温度および各圧力においてLi^+>Na^+>(D_2O>)K^+>Cs^+の順となり、高圧力下においてもアルカリ金属イオンに依存するものと思われる。さらに、τの圧力依存性から得られる活性化体積の値はLi^+>Na^+>(D_20>)K^+>Cs^+の順となり、温度一定の下では圧力の上昇とともに減少した。τの温度依存性から得られる活性化エネルギーの値はLi^+>Na^+>(D_2O>)K^+>Cs^+の順となり、高圧力下においても温度の上昇とともに減少した。

研究成果

• [文献書誌] Koichi Fumino, Akio Shimizu and Yoshihiro Taniguchi: "Pressure Effects of the Spin-lattice Relaxation Rates of D and ^<17>0 Nuclei for Heavy Water Molecules in Alkali Bromide Aqueous Solutions"Journal of Molecular Liquids. 82. 219-230 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Fumino, Akio Shimizu and Yoshihiro Taniguchi: "Pressure Effects on the Spin-lattice relaxation Rates of D andィイD117ィエD1O Nuclei for Heavy Water Molecules in Alkali Bromide Aqueous Solutions"Journal of Molecular Liquids. 82. 219-230 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Akio SHIMIZU,Koichi FUMINO,Ken-ichi YUKIYASU and Yoshihiro TANIGUCHI: "NMR studies on dynamic behavior of water molecule in aqueous denatarant solutions at 25℃ : Effects of guadidine hydrochloride,urea and alkylated ureas"Journal of Molecular Liquids. (発表予定). (2000)
• [文献書誌] Koichi FUMINO,Akio SHIMIZU and Yoshihiro TANIGUCHI: "Pressure effects on the spin - lattice relaxation rates of D and ^<17>O nuclei for heavy water molecules in alkali bromide aqueous solutions"Journal of Molecular Liquids. 82. 219-230 (1999)
• [文献書誌] K.Fumino, A.Shimizu and Y.Taniguchi: "Pressure effects on the spin-lattice relaxation rates of D and ^<17>0 naclei for heavy water molecules in alkali bromide aqueous sclutions by NMR spectroscopy" Journal of Molecular Liquids.
• [文献書誌] F.Fumino, K.Yukiyosu, A.Shimizu, Y.Taniguchi: "NMR studies on dynamic structure of hydroted water molecules in tetra alkylammonium bromide-D_2O solutions at 5-25℃" J.Molecular Liquids. 72(印刷中). (1988)
• [文献書誌] T.Nakai, S.Sawamura, Y.Taniguchi, T.Kuboyama: "Effect of pressure on the viscosity B coefficient for potassium chloride in water" Materials Science Research International. 3. 204-209 (1997)
• [文献書誌] K.Shigematsu, Y.Takahashi, T.Sawada, K.Takemura, Y.Taniguchi, S.Sawamura, T.Tomobe, K.Kawasaki, M.Koyama: "High-definition microscopy of pressure-induced NaCl-CsCl transtion in RbCl." Jpn.J.Appl.Phys.36. L142-L145 (1997)
• [文献書誌] K.Fumino, A.Shimizu, Y.Taniguchi: "Concentration dependence of nuclear magnetic relaxation rates of alkalimetal Tonic nuclee in dilute solutions" DENKI KAGAKU. 65. 198-203 (1997)
• [文献書誌] 谷口吉弘: "生物・環境産業のための非加熱プロセス事典" サイエンスフォーラム, 95-99 (1997)