水相/有機相界面での全電解を基礎とする分離・定量法の実用化と絶対定量法の確立

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13554031
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 木原 壯林 京都工芸繊維大学, 大学院・工芸科学研究所, 教授 (60161543)
• 研究分担者: 堀 煕一 北斗電工K, K, 相談役(研究職) ; 吉田 裕美 京都工芸繊維大学, 大学院・工芸科学研究所, 助手 (40314306) ; 前田 耕治 京都工芸繊維大学, 大学院・工芸科学研究所, 助教授 (00229303)
• キーワード: 液液界面イオン移動 / 全電解 / クーロメトリー / イオン移動ボルタンメトリー / 液液界面撹拌 / 対極面積 / 微小水溶液滴 / シャワー型電極

研究概要

溶液中の全ての物質を電解する(全電解)電気分析法は、検量線を必要としない絶対定量法(クーロメトリー)、電位操作のみで達成できる分離濃縮法(定電位電解法)、試薬の調製、合成法、電極反応解析法として極めて有用な手法である。にも拘わらず、電解対象物が酸化還元可能な物質に限られていたため、その研究は近年停滞していると言って過言でない。しかし、1980年以降長足の進歩を遂げた液液界面イオン移動ボルタンメトリー(VITIES)の成果は、全電解電気分析法の新しい農開の可能性を示唆している。VITIESでは、電極での酸化還元に伴う電子移動反応を扱う従来の電解法とは異なり、水相/有機相界面でのイオンの移動について、移動平ネルギーを界面電位差とし、イオン移動量を電流として測定する。従って、水相/有機相界面で電解を行えば、容易に酸化還元しないイオンであっても、電気化学的に分離・定量できると期待される。
本研究では、電解界面イオン移動を原理とする新規全電解分離、定量法すなわち水相/有機相界面イオン移動クーロメトリーを実用化し、この方法の絶対定量法への発展を目指した。
先ず、本クーロメトリーの実現において最も重要な要件、液液界面での電解を迅速に進行させる手法について検討し、界面に設置した撹拌子によって直接水相/有機相界面を撹拌し、対極面積を十分大きくすれば、極めて迅速な電解が進むことを見出した。この方法では、最も迅速な場合、10分以内に全電解を達成できる。従って、この電解法は、水相/有機相界面での電解生成物の同定および電解反応機構の確定に活用可能と考えられる。
この他の迅速電解の手法として、多数の微小水溶液滴を有機溶液中に同時に滴下することによって水相/有機相界面の面積を拡大することを考えた。このようなセルをシャワー型水相/有機相界面イオン移動クーロメトリーセルと称したが、このセルも迅速電解に適していることが判明した。

研究成果

• [文献書誌] N.Kurauchi, Y.Yoshida, N.Ichieda, H.Ohde, O.Shieai, K.Maeda, S.Kihara: "Membrane Transport Process in the Presence of an Applied Electrical Potential Gradient Parallel to the Aqueous/Membrane Interface"J. Electroanal. Chem.. 496. 118-123 (2001)
• [文献書誌] H.Ohde, A.Uehara, Y.Yoshida, K.Maeda, S.Kihara: "Some Factors in Voltammetric Measurement of Ion Transfer at the Micro Aqueous/Organic Solution Interface"J. Electroanal. Chem.. 496. 110-117 (2001)
• [文献書誌] H.Takeishi, Y.Kitatsuji, T.Kimura, Y.Meguro, Z.Yoshida, S.Kihara: "Solvent Extraction of Uranium, Neptunium, Plutonium, Americium, Curium and Californium Ions by Bis(1-penyl-3-methyl-4-acylpyrazal-5-ine)derivatives"Anal. Chim. Acta. 431. 69-80 (2001)
• [文献書誌] S.Kihara, N.Kurauchi, Y.Yoshida, N.Ichieda, M.Kasuno, K.Banu, K.Maeda: "Membrane Transport Proccesses in the Presence of an Applied Electrical Potential Gradient Parallel to the Aqueous Membrane Interface"Anal. Sci., (Suppl.). 7(in press). (2001)
• [文献書誌] Y.Kitatsuji, Z.Yoshida, H.Kudo, S.Kihara: "New Field of Actinides Solution Chemistry; Electrochemical Study on Actinide Ion Transfer at the Interface of Two Immiscible Electrolyte Solutions"Anal. Sci., (Suppl.). 7(in press). (2001)
• [文献書誌] A.Uehara, Y.Yoshida, N.Ichieda, K.Maeda, Y.Kitatsuji, Z.Yoshida, S.Kihara: "Voltammetric Understanding of Chelate Extraction Process"Anal. Sci., (Suppl). 7(in press). (2001)
• [文献書誌] Y.Yoshida, H.Yoshinaga, N.Ichieda, M.Kasuno, K.Banu, K.Maeda, S.Kihara: "Ion transfer Reactions across the Aqueous Organic Solution Interface in the Presence of Phospholipid Layer Adsorbed on the Interface"Anal. Sci., (Suppl.). 7(in press). (2001)
• [文献書誌] A.Uehara, K.Maeda, Y.Yoshida, Y.Kitatsuji, Z.Yoshida, S.Kihara: "New Solvent Extraction with a Chelating Agent and Voltammetric Understanding of the Extraction"Anal. Sci., (Suppl.). 7(in press). (2001)
• [文献書誌] K.Banu, M.Kasuno, N.Ichieda, A.Uehara, Y.Yoshida, K.Maeda, S.Kihara: "Redox Behavior of Vitamin E at the Water 1, 2-dichloroethane Solution Interface"Anal. Sci., (Suppl.). 7(in press). (2001)
• [文献書誌] Y.Kitatsuji, Z.Yoshida, H.Kudo, S.Kihara: "Transfer of Actinide Ion at the Interface between Aqueous and Nitrobenzene solutions Studied by Controlled-Potential Electrolysis at the Interface"J. Electroanal. Chem. (in press).
• [文献書誌] Y.Yoshida, Z.Yoshida, H.Aoyagi, Y.Kitatsuji, A.Uehara, S.Kihara: "Evaluation of Gibbs Free Energies for Transfers of Highly Hydrophilic Metal Iions from an Acidic Aqueous Solution to an Organic Solution Based on Ion Pair Extraction"Anal. Cheim. Acta. 452. 149-161 (2002)
• [文献書誌] N.Kurauchi, Y.Yoshida, N.Ichieda, M.Kasuno, K.Banu, K.Maeda, S.Kihara: "Membrane Transport Process in the Presence of an Applied Electrical Potential Gradient Parallel to the Aqueous/Membrane Interface"J. Electroanal. Chem.. (in press).
• [文献書誌] 木原壯林: "分析化学便覧,"7.6.4ボルタンメトリー(ポーラログラフイーを含む),7.6.5電量分析法,7.6.7塩およびイオンの当量電導度""丸善. 724-729 (2001)
• [文献書誌] S.Kihara, H.Ohde, K.Maeda, Y.Yoshida, O.Shirai: "Liquid Interfaces in Chemical, Biological and Pharmaceutical Application, "Biomimetic charge transfers through artificial membranes""Marcel Dekker. 487-514 (2001)
• [文献書誌] K.maeda, S.Kihara: "Liquid Interfaces in Chemical, Biological and Pharmaceutical Application, "The oscillation of membrane potential or membrane current""Marcel Dekker. 609-628 (2001)
• [文献書誌] O.Shirai, S.Kihara: "Interfacial Catalysis, "New Types of Membrane Reactions Mimicking Biological processes.""Marcel Dekker(in press). (2002)
• [文献書誌] S.Kihara: "Interfacial Catalysis, "Ion Transport Processes Through Membranes of Various Types: Liquid membrane, Thin Supported Liquid Membrane and Bilayer Lipid Membrane.""Marcel Dekker(in press). (2002)