篠島大学運群鞭告5王導（璽聾3／ 1
i，i，1一トリクロ資エタンの液相における 分子運動とiH−N睡Rの緩秘
長谷部亨・佐藤修一〜長尾幸則・砂子懇就夫
Mo蔓ε繊塵簾越｛療｛搬＆簸建玉H．Nl醗R R倉歪縫x幾重｛獲
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凸漉鐸漉舞魏960−12
A懇sも鍛雛
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序 論
玉，墨，レト寝ク欝欝エタン（C｝難CC韓は，優れた溶劃として工業的に広く絹いられている物質であ る．このような利霧の半轟き継贔構造や結晶中にお捗る分子運i勤の難究にも多く取参上げられてきた物 質である。 この分子はラ大きな電気的極性韓．7罪5r勝を；蒼しラ炭素原子にi｛嚢のメチノレ基と3耀の塩素 原子が結合した懸ぼ球形をしている。先に，我々は，示差熱解析と緊蕊M殺の実験法によって，i，i，i 一ト亨ク欝滋エタンの結晶多形を麗らかにし，これらの結最中にお1ナる分子運動σ）藩究を報告した。生に
の結果をふまえて，本藩究では，竪蔀M繋の観灘霧波数を先の器M琶zから憩M翼2に下げたスピンー
狢子緩秘時霧とスピンースピン緩私鋳翼の灘定と紋散係数の薩接灘定から，繕晶中の分子運動の延長として液体状態における分子運動と懸隔M盆の緩秘機購について考察する。
率福島大学教育学藷特設謹撰化学専攻 懇報騒年度卒業，麗鷹 馨本ブルカー株式会社 勤務
2 玉，垂，玉■ト…控羅エタンび）液難こ鰯蕎分子塵焼緊一路銀の緩熱
実
験
緯 試料温度麟簿装置と磁場勾醗璽コイルの敗良我々が，先に製作した試料温度舞舞装置2肇の冷蟻藻（綾体窒素気化罵ヒーター電流鍾御部〉を蟹聡こ示 す回銘緩のようにした。これは，雪掻毒彗郷による発懸器を欝っ茎C（雛3緯の特性を最大活響℃，冷却部 の動作をスムーズにすることと，試料温度が設定付近に達したとき簾熱部の動作との接続を連続麟にす るためである。こぎ）ことによ鞍，選定申の試料温度は，設定温度（クロメルP／コンスタンタン熱電対を
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濫漫簾舞（液｛本窒素気乾矯ピーター電流鍵／鐸 その獅鋸グ〉鐙i髭｝嚢
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訓導詞
三亀 ニザ妻4器幽魂ヲ・、、，、、，，，、，欧
㌣ L輯 町・
φ 忍
目≡
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襲至 難度謎簿（液｛奉窒素繁｛と繕ヒーター電流翻鐸 その2｝認の撥鬢｝籔
！吏驚｝の電圧｛甕±2戸V以内に簿！御できるようになった。
磁場勾醗霧コイルは，霞径○、§羅のボサエステル線を繕い，インダクタンスを欝μ｝鐸）大きさにして，
先に報告したコイル支持台2事に信鴛替えた．このコイルを湧いた時の磁場勾配縁，61｝（｝1c蛭至．5（ン鍛〆A）
以上の大きさを鐸9歯すことができ，立ち。鉦が13時間は磁場勾醗の大きさによってことなるが，鱒μs（鱒
G紀麟，71撫s（講G海面，欝縁s（鶉G／c麟，懇敬s（灘G！c麟，そして2鈴潔s／鱒Glc麟であった。磁
場勾霞の大きさは，先に鞍鮮｝したように，25℃における水，ベンゼン，そして狼8｝欝1㎏嘱しLICi㌶の覆島大学運秘鞭告5i号（玉露3／ 3
拡散係数を零いて校歪した。
纐 楼醗気共鳴横挽萄
工琵琶M衰の灘定は，駐驚嚢erCXP尋略奪懸蕪zパルス蕪M嚢装置を繕い，共騰羅綾数欝M縫2にて行
った。試料のi，i，亙一トリクロロエタンは，純度鱒．§7モル％のもの童1で，鍵8Kから333K（灘点怨2．§K，沸点3蓬7、iKlまでび）温度範舞の較梅について灘定を行った。試料温度の灘定は，士§．3K以内の磯度 で行い，N躍嚢の灘定中は，試料濃度を設定滋穫の±馨．縣K以内に麟饗した。スピンー格子緩報時鷺（竃）
の灘定1ま，（π〆2−t／ドπ12一τ一π／2パルス系列を篤い，又，スピンースピン緩和欝欝（7レの灘定 は，C鍵r・P耀ce建擁雛碁（｝o盤一G講の方法尋・5きを繕いて行った。この詩の驚〆2パルス輻は，奪．85がsであった。
鉱敬係数（β〉の灘定は，縫a継のスピンエコー法麟を基に，St纈si｛盛とT＆難8rが紹介したパルス磁場 勾翫法藩によって行った。磁場勾配パルスは，2i．8G／c鱗の大きさでi．巷醗sから馨，i〜嚢．2盤sの闘藩で 2．5餓sまでの縞を羅いた。
結果及び考察
3（）o銭 25｛ン畿
緩執縛購，筑と箕の濃度依存性を褻2に示す。講方
の緩秘詩題i其に温度．と昇に伴い§、蓼S（鍵8K）から約鎚
s（纒獅まで徐々に勧観た．穰の至難礁誓福 2鮭 →
華墨羅蕪辮酬 ＼1
で醐融翻 つた． μ1 嘱｛
卜 1 雛係数こついての盤依磁の弄タを臨に示淫
した。ここで得た絋敬係数は，トレーサー拡散係数に 憾
1 対応するものであ箏，分子の董進振敬運動を嚢撥皮轟爽 に
達 したものである。紙数係数は濃度上昇に伴い，（5．i±
1
（｝．3〉×i馨皿蹄醗2s『董（2彗8．i K〉カ》ら （2．8ユ：｛｝．2〉×蟹｝㎜9灘2
1 s磁（333．｛｝K〉まで徐々に増1擁し，Atr嚢e躍総璽の遜度 藩
3 毒 依存性を示した。ここで，Ar搬e錘総の式
翫伽x夢（一9！韻，……（i／ Io3K／ア
を霧いるとシ垂宣進拡散運動の活｛生イヒエネノレギー（9〉と
騒2 蔽俸i，i，玉一ト1フクヨ口上タンの緩秘鐸寺磨葦 濃度無駁大での絋散係数，久，が得られ，これらは， （贋舗鍵裂，馨M翫麺）濃度蟹存姓：○・異1 9罵i3．5鱒．鰍」㈱1一至，β奪二（3．6盤．7｝×iポ醗2ゴ 艦鰐
であった。振散係数と第の灘定値を表繋こまとめた。須と霧の温度係数は，ここに得た∠海）濃度係数
（活｛窪窪ζエネノレギー〉よ管厚、さも》。このことは， 71と7ヌこ寄与する運動力婁蚕室選鉱敵1ま力玉穆でなく亨分子 展転または飽の寄与もあるということを意鎌している。ここではと棲あえず分子懇転の寄与と考えると，
観離した緩報時闘（鴛，，嬉，．l l二王．欝は，壷進鉱敬の寄与（71重．慕．転／と分子懇転の寄与（償．、，．／の秘 亙ノ難曲s．血i〆異書r騰＋亙／鴛『碗． 一一………一 （21
で表せるが，繋羨M震の71と箆のみからこれらの運動の寄与を分離することは大変醒難であった。本
醗究では，拡散係数のデータを驚いてこれらの分子運動の緩和時縷へσ）寄与を分離する。今，ゼ鍛蕪。無飯頭ts醤の選論鋤を醜いると，拡散無数（鋤，分子の平均ジャンプ暗闘（τ1，そして，
ジャンプ鋲離の二乗平均（〈r2〉／との関係には，
τニ＜r2＞ノ6か， 一…一……… ！3／
が成り立つ．又，緩鞍機購が，贋該講士の磁気双極子一双極子双互作饗による場合，71，，、．載と跨芝．．．、．の
式隷，丁醗鐙yの等方的拡散モデル（分子霧双夏作罵のみ野飼璽こよって，分子のあるi鰻の駆に対し
至、玉，亙 ト穿ク欝翼エタンの液季銘こお酵る分子運動と…琵一翼き護盆の緩季讐
て，それぞ説，
碧竃tギa雍s．＝（2c／31｛劇（唾÷げ台＋墨／（董議蓬磁2τ2〉｝τ， 一一一……一結… 纏／
i鵬，ra葺ず（2c13〉｛3／2垂欝／縫＋♂τ1）＋i！（玉縁げτ2〉｝τ，一一一…… ／5〉
で与えられ，又．係数（〕は，
cマ響1（1＋茎）簸嚇π§3 ・ 一一一… （§）
で与えられる。ここで，r鍾水素猿子該の磁気籔転化，献ま糞麗赦の定数，1は贋の嫉スピン数，そし て，嬉灘．警藏中の噴の数，§は分子σ）嚢経である。又，⑳は共鳴角周波数である。今のところ，i涯，i
3倉｛準 25登観
Q＼丁瞬凄︒b
＼ 4ーーコ︑︐．．．⁝彗一︐ ︐一jjd﹂44一﹁．ーー︑雄⁝⁝⁝⁝一⁝⁝ 毒 ○ 畿 壷 毒 ◎ 轡 O ゆ 修 鈴 毒 礁 拳 磯 毒 毒︻﹁︑﹁ト一−Iiiじ一⁝﹃︑⁝一⁝ト﹂⁝ヒ︑r一一︑﹃﹃﹁し⁝︸トーー一﹁﹃一⁝§ β 5 潅蓉 茎表エ 液体董，i，i一トサク冒口上タンにお謬る拡散係数 （か／とスピンー終子緩稽鋳闘
（箕；饗譲M盆，欝醗墨髭）
T！K 亙）／欝尋盤2・s…i τ1／s
3 4
給3義／7
ノ｛1レス憂蕪土器毫選嚢法老こよる嚢菱｛華墨，玉，茎一ト夢ク
1コヨエタンの鉱敬係数〔P）の濾箋骸奏竣生
2憾．至 252、§
258．§
263．曇 273．i 278．エ 283．エ 2総．警 2§3．馨 2§8．§
3総．i 3継、亜 3至3．む 3i8．磐 323．毒 327．§
333．§
昏．駁｝7±1｝．諺2藝 暮．57警士春．曇23
§．§4＄±嚢、難2§
駐、823±暮．薦3 i．縫二碁．｛12 i、（婚±巷．倉5 亙．董41ヒ〔茎．騨蓬
i．32±○．鋳 i．3警世1｝．春5 i．§礬土毒．｛12 董、§｛1土§．艇l i．蟹1±｛1．§5 2．総出毒．蟹1 2．23±毒．ii
2．藁奪二圭！轟．轟至
2．53土嚢、i2 2．8i±倉．懇
蓬．蓼3土§．i2
§、至2±1｝．綴｝
5．55±1｝、1建 6．（17±（1．鰺 7．28＝竺蓼．i5 7．磁土§．22
8．蓬2ユ批｛｝．2藝 8．縦｝±嚢．i7 警、33二辻（撃．27
9、縫±§．縫 韓．5土巷．亙 鰺．8±1｝．i ii．至±ll．三 i2、塁上静．§
蓋2、5±§．5 i2．§±§、3 i3、8二妻群、§
一トリク欝灘エタンにつ顎ては液体状態での分子縫距離に麗するデータが報隻されていない。ここでは，
柔結牲結轟紅お1ナる一縷ぎCのX線購造解蟹のデータ（琵。購造識孤客、3§×i奪呂。鰍続贔の単妓セルあた 参の分子数1ま漿分子）織を参考に，渡体構造に疑瑟瑟心立方格子を振窪し，2倉℃にお縁る蔽体の密度
（i．33聡蟄麟／矯を繕いて麟式と織式の各パラメータを見積った。これ．らは，それぞれδ業5、§33×緯壌 磁，難皿i．8i2×欝22纒，そして，＜r2＞業3．7鱒×灘㎜i5藪となった。i，i，L卜彗ク澱慧エタンは分子轟轟こ3
綴の贋を持つから，上で達べたパラメータを繕い，観＜＜iの近似をして紛式を整達すると，
王／難tゼ豊鷺s．皿レ簸tr寝糞銀≒欝Cτ誕．§弱x餅・τ， ・…一一…… （7／
となる。絋敬係数の実灘縫と式／21．13／，鱗から求めた鴛．．，、と箕，．．．翫を実灘値と共に籔毅こ示す。先に
輻苦した柔粧性結暴における難の温度敏存姓i髪分子躍転から壷選鉱散への変駕が靉靆されていたの
で，男毛，．窪sの寄与が議点透くで全体の鎗％から鵠§K付逝での欝％となるのは㌻予慧していた量よ陰も少 なく意外であった．しかし，この計算は結晶を基礎に液体構造に多くの仮定を入れているので，蔽体購 造の実験纏を聡いれば，第，，．．、の寄与はもっと多くなると考えられる。しかし，定性的には結果に変わ顎まないので，これまでの蔽定・結果に基づいて議論をすすめる。緩報機講が双極子帽夏作零による場 合．須。輪蕊が分子嚢転によって支醗されていると考えた鋳の檬麗時賜1ま〜欝弓2秒と見積もられるが，この ように速い運動になると緩和への寄与はむしろ小さくなってし豪う。又，灘定温駿範露で鱗式を覆いて 計算した難業，．．．．の纏が，欝秒以上となっているので，これまでの考え方では鍛の実灘覆を十分に説霧 できない。我々は，燐めに分子運動（董選鉱薮と分子藏転／による双極子穏互作講の変調を主たる緩驚 機構と想定したが，この濠旗では緩瀦機購が双極子搭互作醗から驚の機購（分子醗転が十分に遠くなつ
薔島大学響料難糞騒号（墨鱒3｝
た時￡理れてくるスピンー濯転帽互作騨へと変乾し
つつある状態と考えると，滋護上昇に伴って箸，．、．庶の 警与が小さくなったことも叢莞響妻できる。スピンー懇転 掘夏作矯は，分子鰹転が一新分に速くなっているので
｛（§紛参2〜欝『7＜＜蓑緩和に寄与する条件を満た している。覇そこで，縷鐘6）鏡，．走．の1騒獲：蟹存性にスピ ン一回転旛互作羅による緩和の式．爾
玉、171，毒モ．血2r2＜蕪，2＞管13
をあて纏めることにする。ここで，く暮，2〉はづ｝子の無 秩隼鰻転によってf乍1ン出される磁場の二乗平均，そし て鋲，は分子麟転の権麗縛麗である。この繕麗舞寺闘に Ar毒ε癖欝の滋養依存雛ヨを｛蚕寇して筑，音，．の温度係数 から得た活性iエネルギーは7、さ孟春．5kJ艶劔一玉であっ た。もう少し分子サイズの小さなCRFCし」）場合は春．5 kJ勝継一王の活盤i建エネルギー綿が鞭告されている。又，
公子の寡雛拡散についてもベンゼンも警塩化談素につ いて，それぞれ捻．32瞬溢ol一重と12．緯瞬騰ol『亜の活性 化エネルギーが報告購されているので，ここで得た纏 は妥当なものと考える。
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鰻／本玉，亙，茎 ト1タク鼎雛エタン1こおけるスヒ ンー絡彗二緩駐葺薄舞奪∫＼σ〉分一許」）董進撞1散（〔三），
貫，下輩貫s．｝と分』子襲転〔嬢，『臓，，．｝の霜解，そし て実滋藤（▲，鴛、，挑．1
〜・叉 1
毒 賃
「 1
ま と め
玉，i，i一癖ク諏エタンの液橡こおいては，分勤縫秒瞬麟三選堤通転し，鎗 墾以上ジャンプ
（柔審燕窒結晶申では〜欝7繕）して飛び凝っていることがわかった。又，活性化エネルギーが柔結牲結贔 での窪己拡薮の細論％（捻．5擁3二嚢．3／であることも，液櫓では分子運動が結轟帽葵）議しいために分 子麗鯵に空乳を多く生成し易く，分子拡散を容易とさせている。
騒翼熟銀の緩藤慧．双極子掘互作繕とスピンー霧転権夏作罵の2つによって支翫されてお身），これら の楊五葬璽を変講ずる分子運動1ま，董進撚敬よ彗も分子縷転が大きく寄与していることが霧らかとなっ た。今後，電気的凝性の無い分子についても調べてみたい。
尚，磁場勾鼕鼕縁コイノレの改良の莚祭，等等殊なコイノレ形状1こおける電流と磁場の露｛系の計算i芳法喜こ臠して，
物蓬学教室の安堵寛教授にお毯誰になった。ここに感謝の意を表したい。
参考文献
D長谷認・書漿，蕎島大学教奮学認蓬科鞍告 第記号，5（玉露董｝
2／長谷謬・蜀申・谷中・鳶崖・叢霧，福島大学教簿学部還舞鞭告 第鎗簿，嚢！蓉§21 3）トランジスタ授鱗鑛集部「実璽電子聾諮ハンドブック131、CQ壅蔽 欝25（欝78）
逢1蚤｛．Y．c挨r鐙撮狂．M．欝墜。ε巽．難ys．馳v，，鱗，63轟齢54／
5） S．養董ε蓑》oo蓄惣農盤透至）．G玉茎墨，嚢ev．Scl．茎簸str騒灘．，2｛｝．638 （董§i〜8）
春〉 E、至一．蛋｛盗難轟，｝｝｝壷ys．段ξ｝V。．8§，1｝磁｝ （董§5｛｝｝
7運．0．S麺緯ala磁」．￡．丁餓鷺r，」．C始糞．臨ys、．鳶2，跳〔璽鰯／
81」。建．Ta麟εダa磁2．0．Stε独撚．」．C魏鍛。臨ys，．聡，欝叙購書〉
警） s．c盤3撫：董r麗sε喜｛｝縢r．盆｛｝v．警護（x董．駐｝置ys．，i5， 玉 ほ§43ラ
嚢i234轟轟7iiiii玉茎至
§亙 1 至 ト ワク【｝ロエタン「の蔽楊暑こ童3謬る分子運動と遷｛一翼御璽盆の緩褒1
｝至．C，Toττey．P簸ys．盆εv．．
｝至．C．Torrey，P董｝ys．盆ev．，
翼．駐。｛玉ε糞，」．c舞ε数段簸4T．
衰．艮総懸鷺，璽む韮．Cryst、
羅本鑑学会編［改訂3蔽
P．S．登難麟｝aζ諺，野薮ys．衰ev J．C．Bダow簸，猛．
A．ぎ．C〔｝墾霞幕呂猟墨R．
S．G紋tow7s茎｛y a簸達K 醗議s，Tra総．
92，963 （藝妻§3／
96，6蟹妻 （i｛垂5轟
S瞬res，M緩．懸ぎs．，3i，工8i3（i§7§／
化学痩覧 基礎癒」蒐書書店（欝縫〉
．，i3案，至重§玉 （i§§3〉
S｝嚢盤《｝登織r騒，」、C醜e瓢、P難ぎs．
Far凄虚圭ぎSGC．，66，276i （欝7韓 L圭｛董 Cryst．，6，珪27 （i§7（舜
，38，76 （i蟹｝3）
