ハロゲン元素の水酸化物の系統的研究

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K18981
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 笠松 良崇 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70435593)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• キーワード: アスタチン / ヨウ素 / ハロゲン / 水酸化物沈殿

研究実績の概要

本研究は、ハロゲンイオンと水酸化物イオンとの反応を調べ、特に原子番号の大きな放射性のヨウ素やアスタチンなどでは陽イオンになりやすい傾向があるため、水酸化サマリウム共沈法などによって沈殿挙動を観測できるのではないか、貴重なアスタチンの安定な固体試料を得ることができいるのではないかと期待している。
2021年度は、ハロゲンを用いた化学実験を行うための環境を整え、実際に基礎実験を開始した。第一に、基礎実験としてRIを用いずにハロゲンの沈殿実験を行った際の沈殿収率や反応率を求めるために安定なハロゲンイオンの定量法として、塩素や臭素、ヨウ素を対象としてモール法による滴定を用いた。過去の文献と同様に軽元素に対して沈殿しない様子を確認することができた。しかし、滴定の条件が厳しく、限られた溶液条件でしか実験を行うことができず、精度も低いため微量の沈殿が期待されるヨウ素に関しては明確な結果を得ることができなかった。
微量の元素を用いた水酸化サマリウム共沈実験や塩を加えた際の影響などを観測する実験も行った。一部の条件では少量の沈殿も観測されており、SEMやEDXによる観測や元素同定を進めている。
今後は、より幅広い条件で実験を展開しつつ精度良く収率を求めるために放射性のハロゲンを利用した化学実験を開始することを計画しており、その準備を進めている。また、アスタチンまで視野に入れて相対論を考慮した量子化学計算を行うことを考えており、その準備も進めている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

放射線取扱施設の利用状況が整わず、RIの利用がまだ実現できていない。しかし、その分非放射性の化学実験は順調に進めることができている。条件によっては色の異なる沈殿などの生成が観測されており、興味深い結果も得られている。RI利用の準備も順調に進められており、総合的にみると順調に進んでいると判断できる。

今後の研究の推進方策

これまでは滴定方法の条件により、中性に近い条件でしか実験を行っても収率を観測できなかったが、今後はRIを利用することで幅広い様々な溶液濃度条件下での収率の変化を観測していくことができる。また、沈殿収率と共沈収率の比較など当初の研究目的に向けて研究を進めていく予定である。
ヨウ素などに対して過去に沈殿の可能性が示された条件などで本当に水酸化物沈殿が生成されるのは確認していき、その後にアスタチンの化学実験へつなげていきたいと考えている。また、実際の化学種の安定性などに関しては相対論を考慮した量子化学計算を行うことも計画している。
ただし、化学種の推定などは非放射性の試料に対して分析機器を利用していく必要があるので、非放射性の化学実験もこれまで通りに同時に進めていく。

次年度使用額が生じた理由

残額はわずか0.34%であり、当該年度の予定額はほぼ全額施行した。端数として残った金額は翌年度の溶液試料の購入などに充てる予定である。