2002 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
01J10449
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
古高 誠也 北海道大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員-PD
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Keywords | 高温高圧 / 赤外分光 / 水 / デカン / 体積変化 / 塩化ナトリウム / トルエン / ヘキセン |
Research Abstract |
高温高圧下での水-デカンの二成分の混合状態の研究を行った。実験はH_2OとD_2Oの混合物を試料水とし、これを温度473〜648K、圧力80〜350barの範囲でデカンに溶解させ、飽和状態下でデカン相の赤外スペクトルを測定した。得られたスペクトルのOH吸収強度からデカン中の水の濃度を、デカンの近赤外吸収からはデカンの濃度を見積った。三相臨界終点より低温域では、水及びデカンの吸収の温度、圧力依存性はあまり見られなかったが、三相臨界終点より高温域では顕著な温度、圧力依存性が見られた。特に、液液気-三相平衡曲線の延長線付近で水及びデカンの濃度が顕著に変化することが見いだされた。得られたデカンと水の濃度から、デカン相全体の密度の温度・圧力依存性を算出した。更に得られたモル分率と、水、デカンの同じ温度・圧力の文献値から混合前の平均密度(計算値)を求め実験値と比較した。その結果、実験値の方が計算値に比べ小さいことがわかった。混合による体積変化は最大約10倍である。この顕著な体積膨張は臨界領域近傍に特有の現象で、水-疎水性炭化水素混合流体の共通した性質であると考えられる。 高温高圧水-炭化水素混合流体の塩の添加効果について十分な理解を得るために、温度373〜523K、圧力100〜350barの範囲で水-トルエン-塩化ナトリウム三成分系の赤外スペクトルを測定した。1M塩化ナトリウム水溶液-トルエン混合流体におけるトルエン相中の水の濃度は、水-トルエン混合流体の時に比べ約60%に減少した。これはイオンの水和によって有機相に解け得る自由な水分子の減少のためと考えられる。 ヘキセン中の水のスペクトルを測定し、電荷移動理論を用いたモデルを用いて解析したところ、水と芳香族炭化水素分子間と同様に、473K、100〜350barの範囲で水と不飽和炭化水素との間にπ-水素結合の存在が確かめられた。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] Seiya Furutaka: "π-hydrogen bonding between water and aromatic hydrocarbons at high temperatures and pressures"The Journal of Chemical Physics. Vol.117, No.3. 751-755 (2002)
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[Publications] Seiya Furutaka: "Infrared study of anomalous volume behavior of water-benzene mixtures in the vicinity of the critical region"The Journal of Chemical Physics. Vol.117, No.5. 1682-1685 (2002)
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[Publications] Seiya Furutaka: "Infrared study of water-benzene mixtures at high temperatures and pressures"Journal of Physics : Condensed Matter. Vol.14, No.44. 11467-11475 (2002)
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[Publications] Seiya Furutaka: "Volume expansion behavior of water-hydrocarbon mixtures at high temperatures and pressures as studied by infrared spectroscopy"Fluid Phase Equilibria. (in press). (2003)