エチレンの断面積についておしえてください

質問

エチレンガスを使用して常温での吸着実験を行おうと考えており、測定に際して飽和蒸気圧と断面積を調べています、飽和蒸気圧に関しては常温だと６０００ｋPaと大きな値になる事は調べられましたが、断面積を調べることが出来ません。
お手数をおかけしますがエチレンの断面積及び、断面積の調べ方をご教授いただけないでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.1

jamf0421 · ベストアンサー

BET測定で用いる窒素（あるいはArなど）の分子断面積の評価は、以下のようにして出しています。もしかしてご存知かもしれないですが...
分子を球と見立て半径をrとします。平面を正六角形で蓋い、この正六角形に内接する円が球の断面とします。六角形は高さrの正三角形が6個集まったものと看做せます。一つの正三角形の面積は底辺の長さが2r/√3、高さがrですので面積はr^2/√3となり6個で合計
s=2√3r^2...(1)
となります。これに単分子層吸着の分子数をかければ物理吸着による固体表面積が出せる訳です。
次にrを決める必要がありますが、ちょっといい加減なモデルですが、凝集層を面心立方配置と仮定し、密度（ρ）とrを結び付けます。分子量をM、Avogadro数をNとした時に、分子一個あたりの容積がM/Nρとなります。一方半径rの球が面心立方配置している時その格子の一片をaとすれば、対角線の長さが4rとなりますので、
a=2√2r...(2)
となります。この格子一つに4個の分子（1/8が8個と1/2が6個）がありますので、(1)と(2)から
4M/Nρ=a^3=(2√2r)^3...(3)
となります。これより
r=(M/4√2Nρ)^(1/3)...(4)
となります。これで分子量と凝集状態の密度が判ればrを評価できることになります。(4)と(1)から
s=2√3(M/4√2Nρ)^(2/3)...(5)
になります。実際窒素とか酸素の分子断面積はこの計算に基づいています。液化エチレンの密度がわかれば一応は(5)が使えるわけです。
ただし、しかしこのBET式の吸着は沸点に近いところでの固体表面への物理吸着ですから、沸点-104℃のエチレンが室温でどのくらい物理吸着するのか判りません。普通のBET吸着ですと大体飽和蒸気圧の10%位で単分子層吸着になるのですが、今の例で600kPaで吸着させればよいかどうか定かではありません。

お礼

丁寧なご説明ありがとうございました。
教えていただいた内容を元に算出してみます。