非水系溶媒中にイオンペアが存在している場合、そのイオンペアの解離度は
溶媒の比誘電率とどのような関係になるのでしょうか?
できれば関係式(解離度が媒体の比誘電率と一次比例関係になるのか、
自乗に比例するのか、あるいは指数的な関係になるのか等)を知りたいです。

例えばテトラブチルアンモニウムブロマイドが、(1)ヘプタン、(2)アセトン、
(3)ホルムアミドのように比誘電率が異なる溶媒中に存在している場合、
それぞれの溶媒中での解離度は異なると考えられますが、
溶媒の比誘電率が異なると解離度がどれくらい変わるのか、その関係式が
知りたいです。

何か参考になるURL、文献があれば教えてください。よろしくお願いします。

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A 回答 (1件)

的外れかもしれませんが、以下の参考URLサイトは参考になりますでしょうか?


「エネルギー変換電気化学デバイスにおける異相共存場特性の解明と新しいイオン伝導体複合材料創製技術への展開に関する研究」

文献検索されたのでしょうか・・・?

ご参考まで。

参考URL:http://www.teian.nedo.go.jp/ann-mtg/fy11/seika/9 …
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Q有機溶媒の比誘電率について質問です。

有機溶媒の比誘電率について質問です。
溶媒の比誘電率は温度上昇と共に低下しますが、
温度と比誘電率の関係を示した式はありますか?



また、標準温度でメチルエチルケトンとN,N-ジメチルホルムアミド を同比率で混合した場合の比誘電率は単純にこれらの誘電率18.6と38の平均でよろしいのでしょうか?


恥ずかしながら学がないので、初心者にもわかりやすく教えて頂けると幸いです。
また良い書籍などご存知の方いましたらご教授お願いします。

Aベストアンサー

> 温度と比誘電率の関係を示した式はありますか?

溶媒によっては実験式があります.理論式はないわけではないですが,精度は低く,実用性はありません.

> また、標準温度でメチルエチルケトンとN,N-ジメチルホルムアミド を同比率で混合した場合の比誘電率は単純にこれらの誘電率18.6と38の平均でよろしいのでしょうか?

だめです.混合溶媒に一般的に適用できる組成と誘電率の関係式もありません.

> また良い書籍などご存知の方いましたらご教授お願いします。

古典ですが,フレーリッヒ「誘電体論」を推薦しておきます.

Q溶媒の比誘電率

基本的な質問かもしれませんがお願いします。

溶媒の比誘電率が大きくなると、イオン対の解離が促進されると思いますが、その解離の機構が分かりません。
なぜ比誘電率が大きいと解離が促進されるのでしょうか。

もしよろしければご教授願えないでしょうか。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

御存知のように、溶媒の誘電率とは、分子の集合体である溶媒のマクロ物性の一つであり、電解質の溶解に関する機構に関して、その一部を説明するものでしかありません。よって、誘電率と分子レベルでの挙動を一対一対応させる事は出来ませんので、水に食塩を溶解した場合を例に、分子レベルでの挙動を説明いたします。
NaClはNa+とCl-になる事で各々のイオンはとても安定になりますが、お互いを非常に強く引き合う為、これを引き離さねばなりません。Na+の周りにある水分子は、その酸素原子(ローンペアー)をNa+側に向けます。更に、一部の電子がNa+側に引き寄せられます。要するに双極子能率を有する水分子の配向が変わり、分子内の分極が増幅し、更に電子移動が起こっています。これによりNa+は安定化しましたが、水分子自体は不安定になりました。水分子自体の安定性に加え、隣接する水分子同士の反発が上がっています。Na+を取り囲む水は、外側にH原子を向けています。H上の電荷も通常の水分子より高くなっています。よってその外側にある水分子は、これを安定化するように、酸素原子を中に向けますが、その配向・分極・電子移動の度合いは、Na+に近接した水分子に比べれば小さくなります。Na+との作用も距離が遠くなるので、弱まります。更にその外側でも同様です。水同士の水素結合(sp3混成の四面体構造)をとりやすくなりますし、Na+に引き寄せられながらも、比較的自由に振動/移動できるようになります。Cl-も同様です。食塩水濃度が高い場合、Na+とCl-はかなり近くにあります。計算されてみるとすぐにわかります。この場合は、Na(Δ+)..Cl(Δ-)といった方が妥当でしょう。この極端に分極した分子(?)を水分子が包んでいるとのイメージ。
“誘電率”といった場合、少なくとも溶媒/溶質間の電子移動の効果は含みませんが、溶媒分子の配向や分極、溶媒分子間の電子移動を部分的に含む事となります(誘電率の測定時に起こりうる事)。
よって、元々のご質問に立ち返りますと、誘電率に対する電解質の溶解に関する説明としては、分子の配向が変わる事による電荷の安定化であり、水素結合や配位水などの積極的な溶媒/溶質間の作用は含まず、溶媒分子の分極等は含みはしますが、近似的には無視して良いとの理解で構わないと思います。

御存知のように、溶媒の誘電率とは、分子の集合体である溶媒のマクロ物性の一つであり、電解質の溶解に関する機構に関して、その一部を説明するものでしかありません。よって、誘電率と分子レベルでの挙動を一対一対応させる事は出来ませんので、水に食塩を溶解した場合を例に、分子レベルでの挙動を説明いたします。
NaClはNa+とCl-になる事で各々のイオンはとても安定になりますが、お互いを非常に強く引き合う為、これを引き離さねばなりません。Na+の周りにある水分子は、その酸素原子(ローンペアー)をNa+側...続きを読む

Q比誘電率に関する質問です

クロロホルムやエタノールの比誘電率が融点より低い温度で、
急激に減少するのはなぜですか?
また、融点より高い時に温度の上昇とともに減少していくのはなぜですか?

Aベストアンサー

1) 融点 の 上下では 液体、固体 トナリ 分子の"degree of freedom" が異なり molecular movement
(分子運動) が 著しく 違うので、dipole-dipole interaction(双極子相互作用) にも当然だいさがでて
固体では急激に減少
2) 液体の温度上昇とともに分子の"degree of freedom"(自由度) が増え、molecular movement が
激増して、 液体中のdipole-dipole interaction を壊してゆき、比誘電率が温度上昇とともに減少
3) dipole-dipole interaction ダケ デナク quadrupole-dipole, quadrupole-quadrupole interaction モ
少なからず作用しているでしょう

Q電離度と解離度について

電離度と解離度は同じ意味でしょうか?(濃硫酸に関して)(この間はご回答ありがとう!)

Aベストアンサー

濃硫酸に限って言えば、どちらも硫酸が硫酸水素イオンと水素イオン(pKa1に対応)、及び硫酸水素イオンの硫酸イオンと水素イオンへの解離(pKa2に対応)のことを言っているのだと解釈できます。

Q固体イオン伝導体のイオン導電率と活性化エネルギー

固体イオン伝導体のイオン導電率と活性化エネルギーの関係について教えてください。

固体イオン伝導の活性化エネルギーというのはイオンがホッピングするときの障壁に相当するエネルギーと理解していますが、同じイオン伝導モデルを有していてキャリアの数も同等である材料の場合は、活性化エネルギーが低い物質は必ず高いイオン導電率を示すのでしょうか?

学術論文等を読んでいると、しばしばこれらの関係が逆になっているケースを見かけます。
つまりアレニウスプロットにて、ある材料Aのプロットの傾きが材料Bよりも大きいにも拘らず、導電率の値がBよりも高くなっているような図を見かけます。
同じイオン伝導モデルを有していると考えると、これらの関係に矛盾を感じます。

回答していただきたいのは、

1) 活性化エネルギーが低い物質は必ず高いイオン導電率を示すものなのか?
2) 1)の関係が必ず成り立つとは限らないのならば、その理由として考えられることは何か?
3) セリア系の酸素イオン伝導体において「キャリアの数=酸素空孔の数」と考えても良いのか?

の3点です。

知識不足からトンチンカンな質問になっているかも知れませんが、ご回答をよろしくお願いいたします。

固体イオン伝導体のイオン導電率と活性化エネルギーの関係について教えてください。

固体イオン伝導の活性化エネルギーというのはイオンがホッピングするときの障壁に相当するエネルギーと理解していますが、同じイオン伝導モデルを有していてキャリアの数も同等である材料の場合は、活性化エネルギーが低い物質は必ず高いイオン導電率を示すのでしょうか?

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つまりアレニウスプロットにて、ある材料Aのプロットの傾きが材...続きを読む

Aベストアンサー

現象論的には,活性化エネルギーが小さいということは電気伝導度の温度依存性が小さいということを言い換えているだけ.ただそれだけです.電導度の絶対値については何も言えません.

酸素空孔数をキャリア数と近似できる場合もあるでしょうし,そうでない場合もあるでしょう.材料やドープの方法,焼結状態,結晶程度,その他によって,どうなるかは変化しうるでしょう.


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