| 研究課題名 | 低温における水の準安定相間の相転移の理論的研究 |
| レコードタイプ | 研究実績報告 |
| 報告年度 | 1997 |
| 研究期間 | 1996-1997 |
| 研究課題番号 | 08640646 |
| 研究代表者 | 田中 秀樹 (タナカ ヒデキ) 京都大学・工学研究科・助手 |
| 研究代表者番号 | 80197459 |
| 研究機関 | 京都大学 研究機関番号：14301 |
| 研究種目 | 基盤研究(C) 研究種目コード：320 |
| 審査区分 | 一般 区分コード：03 |
| 研究分野[2] | 物理化学 研究分野コード：341 |
| キーワード | 水 / 相転移 / パ-コレ-ション |
| 研究概要 | 低温での水の相転移の可能性と熱力学量の発散の原因を明らかにするために計算機シミュレ-ションを行った。本研究で提案された相図では高密度液体(HDL)-低密度液体(LDL)の臨界点の位置が負の圧力領域にあり、HDLとLDLは大気圧下では異なる相である。水は相転移を経てLDLになる。LDLは氷(-56kJmol^<-1>よりも1kJmol^<-1>エネルギ-が高いだけであり、この差はHDLとLDLの差1.5kJmol^<-1>よりも小さい。また相平衡を仮定した自由エネルギ-の計算からLDLは氷よりわずかにエントロピ-が大きい状態であり、過冷却の水と比べてこれまで想像されていた以上に水素結合の欠陥が少ないものと予想される。 二種の液体の構造的な特徴を区別するために配位数に注目した。HDLでは4配位の水は298Kで74%、温度を下げて233Kでも83%まで増えるだけであるが、193Kでは94%となっている。LDLとHDLでは10%以上のギャップがある。第二近接まで4配位の条件を課したときにはLDLとHDLに大きな差があらわれる。LDLはこのような水分子がつながってできたネットワ-クが系全体に広がった(パ-コレ-トした)状態であるがHDLはそうではないことが判明した。そのために、第二の臨界点は第二隣接分子まで4配位である中心水分子のパ-コレ-ション転移点と見なすことができることが分かった。 |
| 発表文献 | K.Koga: "Solvent-induced Interactions between Hydrophobic and Hydrophilic Polyatomic Sheets" J.Chem Phys. 106・23. 9781-9792 (1997) H.Tanaka: "Large Thermal Expansivity of Clathrate Hydrates" J.Phys Chem B. 101・33. 6560-6565 (1997) K.Koga: "Freezing of Confined Water" Phys. Rev.Lett.79・29. 5262-5265 (1997) H.Tanaka: "Fluctuation of Local Order and Connectivity of Water Molecules in Two Liquid Phases." Phy. Rev.Lett.80・1. 113-116 (1998) |