マグマ関連化合物融体のNMR

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63470026
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 横川 敏雄 北海道大学, 理学部, 教授 (60000783)
• 研究分担者: 前川 英己 北海道大学, 理学部, 教務職員 ; 下川 繁三 北海道大学, 工学部, 助手 (70001302) ; 中村 義男 北海道大学, 理学部, 教授 (70000809) ; 前川 尚 北海道大学, 理学部, 助教授 (50000873)
• キーワード: 高温NMR / NMR / ケイ酸塩ガラス / ケイ酸塩融体 / マグマ

研究概要

前年度^<29>SiNMR高温試料プロ-ブを試作・設計し試料部で1000℃の高温が達成されたことを報告した。今年度はマグマ関連物質にナトリウムケイ酸塩を想定し実際に測定を行った。結果は以下のようになる。
1.試作した試料プロ-ブの性能チェックとして、室温でのNa_2O・3SiO_2ガラスの^<29>SiNMRスペクトルを測定した。スペクトルは非晶質特有の形状を示した。ピ-ク分離をすることによりSiO_4四面体の縮合度を表すQ_3、Q_4構造ユニットの濃度分布が決定された。この値は通常のMASNMRスペクトルの結果と一致した
2.試料温度の上昇と共にスペクトルの幅は狭くなり、ガラス転移点と液相違線温度の中間で事実上一本の吸収線となった。融体では更に鋭いロ-レンツ型の吸収スペクトルが観測された。
3.スペクトルの温度変化はQ_4とQ_3各構造ユニット間の交換反応速度の変化で理解できた。1500サイト(Q_41000サイト、Q_3500サイト)間の相互の交換を考慮に入れたブロッホ方程式より計算機シミレションによってスペクトルが再現できた。
4.XNa_2O・(1-X)SiO_2融体の^<29>SiNMRケミカルシフトはXの増加と共に低磁場側へ移動した。この傾向はnの値の小さいQn種の増加に対応し、室温でのガラスでの結果に一致した。ただし、値そのものは融体の方が若干低磁場に現れた
なお、高温NMRの基礎となる各種アルカリ、アルカリ土類金属ケイ酸塩ガラスについても測定を行った。さらに測定と平行して、ヒ-タ-部の改良など新しい高温プロ-ブの設計・製作にも着手した。

研究成果

• [文献書誌] T.Yokokawa: "Thermodynamic Properties of Sodium Borates and Silicates." Proc.3rd.Int.Conf.on Molten Slags and Fluxes,Glassgow. 163-165 (1988)
• [文献書誌] T.Yokokawa: "Some Aspects on the Bacisities of Slags." Proc.3rd.Int.Conf.on Molten Slags and Fluxes,Glasgow. 313-316 (1988)
• [文献書誌] 横川敏雄: "溶融けい酸塩に関する電気化学的研究" 岩石鉱物鉱床学会誌. 特別. 157-162 (1989)
• [文献書誌] 前川尚: "放射線照射によってケイ酸塩ガラスに誘起される欠陥の構造と安定性" 日本セラミックス協会学術論文誌. 97. 385-391 (1989)
• [文献書誌] A.Sasahira: "Pb^<2+>/Pb^0 Redox Equilibria in Sodium Borate,Silicate,and Aluminosilicate Melts." J.Electrochem.Soc.136. 1861-1864 (1989)
• [文献書誌] T.Maekawa: "The Optical Absorption Spectra of the Tl^0 Center Induced in Thallium Borate Glasses." Phys.Chem.Glasses. 30. 142-148 (1989)
• [文献書誌] Q.xu: "Molecular Dynamic Investigation of Na_2O-B_2O_3 Glasses---A Comparison with X-ray Diffraction Studies." Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujutsu Ronbushi. 97. 1416-1419 (1989)
• [文献書誌] Y.Yamamoto: "Cobalt(III)Complexes with Quadridentate Ligands.IX.High-Resolution Solid-State ^<13>CCP/MAS NMR Spectra of the Salicylato-,Carbonat-,Dichloro-,and Dinitro(quadridentate amine)-cobalt(III)Complexes." Bull.Chem.Soc.Jpn.62. 2717-2719 (1989)
• [文献書誌] N.Yoshimi: "Crystal Growth of Silicalites and Quartz from Alkaline Solution of Amorphous Silica under Presence of TPA Ion." Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujutsu Ronbushi. 98. (1990)
• [文献書誌] Q.xu: "EXAFS and XANES Investigations of Sodium Borate-Glasses Containing Copper Ions." Phys.Chem,Glasses. 31. (1990)
• [文献書誌] Q.xu: "Local Structure around Ni^<2+> Ions in Sodium Borate Glasses." Phys.Chem,Glasses. 31. (1990)
• [文献書誌] Y.Nakamura: "Chemical Modification of Liquid Semiconductors:The As_2Te_3-Tl and As_2Te_3-Bi Systems." J.Non-Cryst.Solids. (1990)
• [文献書誌] H.Ogawa: "Molecular Dynamics Study on the Shear Viscosity of Molten Na_2O-2Si0_2" J.Non-Cryst.Solids. (1990)
• [文献書誌] S.Shimokawa: "A High Temperature(1200℃)Prove for NMR Experiments and Its Application to Silicate Melts." Chem.Letters. (1990)
• [文献書誌] K.Suzumura: "Voltammetric Studies on Redox Reactions of Cr,Mn,Cu,Sb and As Ionsin Na_2O-B_2O_3 Melts" J.Chem.Soc.Trans.Faraday.
• [文献書誌] H.Maekawa: "The Structural Groups of Alkali Silicate Glasses from ^<29>Si MAS NMR." J.Non-Cryst Solids.