二酸化塩素分子性液体の中距離における配向相関

Middle range inter-molecular orientation correlation of chlorine dioxide as molecular liquid

島倉 宏典; 緒方 規男*; 川北 至信  ; 尾原 幸治*; 小原 真司*; 武田 信一*

Shimakura, Hironori; Ogata, Norio*; Kawakita, Yukinobu; Ohara, Koji*; Kohara, Shinji*; Takeda, Shinichi*

二酸化塩素はO-Cl-Oの分子形状を持ち、酸素原子のラジカルによる強力な酸化作用を利用して水道水の殺菌などに使われてきた物質である。融点,沸点はそれぞれ214K, 283Kであり、273Kでは比重1.64の琥珀色の液体である。固体では、隣接分子間のClとOの間に弱い結合をもっており二量体を形成していると報告されている。われわれは液体状態での構造を高エネルギーX線回折(試料温度204K, 273K)によって調べ、逆モンテカルロ構造モデリング法を用いて分子間配向相関を調べた。その結果として、温度上昇に伴い、分子間の配向相関特に分子間のO-O相関が弱くなることがわかった。また、液体中の構造変化には密度減少に伴う幾何学的な構造の変化も含まれており、われわれは両者を同時に解析することによって液体中の分子間相関について詳細に抜き出した結果を議論した。

Chlorine dioxide has been used as a disinfectant of drinking water because of strong oxidizing activity against various microbial proteins. Chlorine dioxide has a boiling point of 283 K and a melting point of 214 K, and amber liquid at 273 K with density of 1.64. It is known that, in the solid phase, dimerization occurs due to interaction between Cl and O belonging to the neighboring molecule. Focusing onto the inter-molecular correlations of chlorine dioxide in the liquid state, we have measured high energy X-ray diffraction at 204 K and 273 K and performed reverse Monte Carlo (RMC) structure modeling based on the experimental structural data. In order to distinguish the orientational correlation by intermolecular interaction from the geometrical correlation, we compared the results of full RMC results with the structure model of free packing. As a result, its inter-molecular correlation, especially inter-molecular O-O correlation, becomes weak with increasing temperature.