ホウケイ酸ガラス成分の化学活量と蒸発抑制

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02805093
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 淺野 満 京都大学, 原子エネルギー研究所, 助教授 (80027127)
• 研究分担者: 水谷 保男 京都大学, 原子エネルギー研究所, 助手 (70027134) ; 原田 敏夫 京都大学, 原子エネルギー研究所, 助手 (50027132)
• キーワード: ホウケイ酸ガラス / 質量分析 / 蒸発 / アルカリ金属 / アルカリ土類金属 / 活量 / 高温 / メタホウ酸塩

研究概要

ホウケイ酸ガラスは、分相や低融性を利用し、多くの分野で利用されているが、組成を精密に制御するためには、ガラス中のアルカリ成分などの蒸発減量を考慮する必要がある。それで、ホウケイ酸ガラスよりアルカリ成分がどのような化学形で蒸発するかを質量分析法により明かにし、つぎに、ガラス中のアルカリ成分の化学活量を分圧測定より求め、その活量変化から蒸発が抑制される現象を研究して、次の成果を得た。
1.Rb_2OーB_2O_3ーSiO_2系ガラスはRbBO_2ーSiO_2擬2成分系とみなされるが、この系の混合の過剰自由エネルギ-は負である。即ち、RbBO_2ーSiO_2系は相互作用の結果安定化される。
2.RBO_2ーSiO_2(R=Li、Na、K、Rb、Cs)擬2成分系ガラスでは、RBO_2成分の活量はLi>Na>K>Rb>Csの順であり、CsBO_2は熱化学的に最も蒸発しにくい。これは、RBO_2ーSiO_2間の相互作用エネルギ-が上記の順に低くなることから説明できる。
3.セシウムホウケイ酸ガラスに他のアルカリが共存するとき、CsBO_2の分圧は共存アルカリの影響を受け、Li<Na<K<Rbの順に低くなるが、このことはガラス中におけるRBO_2ーCsBO_2間の相互作用エネルギ-が、上記の順に低くなることより理解できる。
4.ホウケイ酸ガラス中のRbBO_2成分の化学活量は、周期律表で隣りのSr(BO_2)_2成分より小さい。即ち、RbBO_2成分の方が蒸発が抑制される。これも同様に、RbBO_2ーSiO_2間の相互作用エネルギ-がSr(BO_2)_2ーSiO_2間のそれより低いことより説明がつく。
5.蒸発種であるSrSiO中のSrーSiO間の解離エネルギ-は、LiーSiOやKーSiOのそれらの値の丁度2倍である。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Thermochemical Properties of SrSiO(g) and SrBO_2(g)" Journal of Chemical Thermodynamics. 22. 1223-1230 (1990)
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Vaporization of Glasses in the R_2OーCs_2OーB_2O_3ーSiO_2(R=Li,Na,K and Rb)System" Journal of Materials Science. 26. 399-406 (1991)
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Vaporization and Thermochemical Properties in the BaOーB_2O_3 System" High Temperature Science.
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Vaporization of Borosilicate Glasses Containing all the Alkali Metals" Physics and Chemistry of Glasses.
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "MassーSpectrometric Study of Vaporization of LithiumーSodium and LithiumーCesium Borosilicate Glasses" High Temperature Science.
• [文献書誌] Mitsuru Asano: "Vaporization of Rubidium and Strontium from Borosilicate Glasses" Physics and Chemistry of Glasses.
• [文献書誌] 浅野 満: "ホウケイ酸ガラスからのアルカリの蒸発I" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 78. 90 (1990)
• [文献書誌] 浅野 満: "ホウケイ酸ガラスからのアルカリの蒸発II" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 78. 91 (1990)
• [文献書誌] 浅野 満: "ストロンチウムホウケイ酸ガラスメルトの蒸発" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 78. 92 (1990)
• [文献書誌] 浅野 満: "SrSiO(g)の熱化学的性質" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 78. 93 (1990)
• [文献書誌] 浅野 満: "SrBO_2(g)の生成エンタルピ-と解離エネルギ-" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 78. 94 (1990)
• [文献書誌] 浅野 満: "ホウケイ酸ガラス中のストロンチウム成分の活量" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 79. 56 (1991)
• [文献書誌] 浅野 満: "ホウケイ酸ガラスからのストロンチウムとルビジウムの蒸発I" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 79. 57 (1991)
• [文献書誌] 浅野 満: "ホウケイ酸ガラスからのストロンチウムとルビジウムの蒸発II" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 79. 58 (1991)