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∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞ ○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o 化学なんて大嫌い！という人のための 風変わりなヒント 第２１号 ２００５年５月１日発行 ○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o。○o ∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞ ＜目次＞ ------------------------------------------- １．一風変わった化学の授業 〜 同位体について 〜 ２．化学をつくった人たち 〜 フェルディナン・Ｆ・Ｈ・モアッサン 〜 ３．あとがき（この頃思うこと） ------------------------------------------- ──────────────────────────────── １．一風変わった化学の授業 〜 同位体について 〜 ──────────────────────────────── 今回は同位体についてです。 化学を学ぶ際に最初の方に出てくるものなので、印象が薄くなりやす いところですが、知っておいて損はないものなので、今回取り上げてみ ました。 「同位体」とは？ ───────── 原子番号が同じで、質量数が異なる原子どうしを、互いに同位体とい います。 ここで、 原子番号＝陽子の数 なので、 質量数が異なる＝中性子の数が異なる ということになり、「陽子数が同じで、中性子数の異なる原子どうし」 が互いに同位体であるとも言えます。 ※例えば炭素には、質量数１２、１３、１４の３種類の同位体があり ます。炭素の原子番号（陽子数）は６なので、中性子数がそれぞれ ６、７、８個あるということです。 そして、同位体どうしは原子番号が同じなので化学的な性質はほとん ど同じです。 同位体を分ける必要がある場合は、主に質量の差に基づく方法で分離 します。 ※ちなみに英語で「同位体」は、isotope（アイソトープ）で、 iso＝同じ、tope＝場所 という意味がもとになっています。 また、 放射能をもつもの：放射性同位体（ラジオアイソトープ） そうでないもの ：安定同位体 と言います。 ※炭素ではの３つの同位体のうち、質量数１４のものだけが放射性同 位体です。 炭素の同位体について ─────────── ここからは炭素の同位体について少し見ていきます。 まず炭素の３種類の同位体の存在比は以下のようになっています。 質量数１２の炭素（安定同位体） ：９８．９％ 質量数１３の炭素（安定同位体） ： １．１％ 質量数１４の炭素（放射性同位体）： 微量 質量数１３の炭素は、有機化合物の構造決定に重要な役割を果たす ＮＭＲ（核磁気共鳴）測定を行うときに利用されています。 また、放射性同位体である質量数１４の炭素は、遺跡などから出土し た木片や炭化物の年代測定に使われます。 その仕組みを以下に簡単に説明しておきます。 放射性同位体は、ある一定の時間を経ると徐々に壊れていく性質があ り、その時間は放射性同位体の種類によってそれぞれ決まっています。 質量数１４の炭素では、壊れて元の半分の量になるまでの時間（これ を半減期と言います）が、約５７３０年であるということがわかってい ます。 そこで、出土した木片に残っている質量数１４の炭素の量を測定する ことにより、その木片がどれくらい前のものかが分かる仕組みです。 ※測定した結果、質量数１４の炭素の量が１／４になっていたとする と、５７３０年×２＝１１４６０年ほど前のものだということがわ かります。 → １／２の量になるのに５７３０年、その半分の１／４の量に なるのにさらに５７３０年かかるので、こうなります。 ※考古学ではこの例に限らず、出土品の化学的な分析が必要不可欠に なりつつありますので、いろんな分析方法の簡単な原理については 知っておいた方がよいかもしれません。 質量数１４の炭素については、この他にも様々な研究に利用されてい て、研究する上での重要な道具になっています（トレーサーとしての利 用などがあります）。 ──────────────────────────────── ２．化学をつくった人たち 〜 フェルディナン・Ｆ・Ｈ・モアッサン 〜 ──────────────────────────────── 今回はフランスの化学者モアッサンを取り上げます。 フッ素の単離とその性質の研究、および電気炉の開発で１９０６年の ノーベル化学賞を受賞しています。 モアッサンは１８５２年にパリで生まれました。 父親は鉄道会社に勤めていて、母親は家計を助けるために洋裁の内職 をしていたそうです。 そんな家庭の事情もあったため、彼は１８歳のとき、自活するために 薬剤師のもとで徒弟として働くようになります。 １８７２年の暮れからは、自然化学史博物館の中にあった実験室に通 い、化学の勉強を本格的に始めました。 （同時に生活を支えるために家庭教師なども行っていました）。 その後独学で薬学関係の学校に進み、１８８０年に無機化学の分野で 学位を取得します。 そして１８８４年からフッ素に関する研究を開始し、２年後にフッ素 の単離に成功しました。 同じ年にパリ薬学専門学校の教授になった後、１９００年にはパリ大 学理学部の無機化学教授に就任しました。 フッ素の単離については、それまでにも多くの著名な化学者が挑戦し てきました。 デーヴィは、フッ化水素酸の電気分解と、フッ化物と塩素を反応させ る方法の２通りを試みましたが、どちらも成功しませんでした。 デーヴィの弟子であったファラデーも、乾燥した溶融フッ化物の電気 分解を行いましたが、フッ素を得ることはできませんでした。 またフランスの化学者フレミは、溶融した無水のホタル石（ＣａＦ2） を電気分解する方法でフッ素を単離しようとしましたが、残念なことに 発生したフッ素と思われる気体を集めることには失敗していました。 モアッサンは、このような先駆者たちの実験を詳しく検証し、なぜフ ッ素が得られなかったのかを考えました。 いろいろと考えた末に彼は、フッ素の反応性がとても高いからだろう と推測します。 もしフッ素が単離できたとしても、容器やその他の物質とすぐに反応 してしまうため、単体で得ることが難しいのではないか、と考えたわけ です。 そこで装置の材質には銅を用いることにしました。 これは、発生したフッ素が銅とすみやかに反応してフッ化銅の皮膜を つくるので、装置の内面が安定化されるからです。 （同時にフッ素による容器の損傷も抑えてくれます）。 そしてＵ字型の電解槽を用い、発生する気体が別々に出てくるように して、この中にフッ化カリウムを溶解させた無水フッ化水素酸を入れま した。 白金−イリジウム電極を差し込んで、低温（−２３℃）で電気分解を 行ったところ、見事に気体のフッ素が得られ、単離に成功しました。 （１８８６年のことでした）。 彼のもうひとつの大きな業績として、１８９２年から開始した電気炉 の考案・作製があります。 この電気炉は、炭素電極を用いたアーク式電気炉（※）で、およそ ３５００℃まで加熱できるものでした。 これにより、溶融しにくい酸化物や金属、炭化物、ホウ化物などの研 究を行うことができるようになりました。 彼はこの電気炉を使用して、マンガン、クロム、タングステン、チタ ン、ジルコニウムなどの金属のケイ化物、炭化物、ホウ化物などを初め てつくっています。 そしてこれらの研究をきっかけに、電熱による高温化学の分野が切り 開かれていくようになりました。 モアッサンにはこれら以外にも様々な業績がありますが、主にフッ素 に関わる研究と電気炉の開発が評価され、１９０６年のノーベル化学賞 を受賞することになります。 彼のすぐれた洞察力と、無機化学への大きな貢献を考えれば、当然す ぎる受賞だったと言えます。 ○ 簡単な用語紹介と補足 ※ アーク式電気炉 二つの電極の間に電圧を与え、安定したアークを発生させて加熱す る電気炉。電極には炭素、タングステン、モリブデンなどが用いら れ、高温を得ることができる。 ──────────────────────────────── ３．あとがき（この頃思うこと） ──────────────────────────────── 高校の授業で化学がわからなくなって嫌いになると、それ以降はどう しても化学と距離を置こうとしてしまいます。 もちろん化学が嫌いでもいいのですが、できれば避けようとはしない でほしいと思います。 どんな分野に進んだとしても、これだけ身の回りにいろんなものがあ ふれている時代では、化学に関わるものや出来事に必ず遭遇することに なります。 高校の授業や受験勉強だけが化学ではないので、それとは少し違った ものをこのメルマガを通して感じてもらえればいいな、と思っています。 ※参考文献はこちらにまとめてあります。興味がありましたらどうぞ。 → http://www13.plala.or.jp/chem-hint/reference.html ──────────────────────────────── クリックするだけで募金ができるサイトを紹介させてください。 １クリックあたり１円を企業がクリックする人に代わって「熱帯雨林 保全」や「難病のこども支援」などを行うＮＰＯ団体に募金してくれる サイトです。 もしよかったらこちらから訪問してみてください。 （ダイヤルアップ接続の方はテキストサイトの方がいいかもしれません） （ＦＬＡＳＨサイト）→ http://www.dff.jp/index.php （テキストサイト） → http://www.dff.jp/index_t.php ──────────────────────────────── 〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜 ◇◇ 化学なんて大嫌い！という人のための 風変わりなヒント ◇◇ ・発行者 後藤 幹裕 ・配信システム まぐまぐ( http://www.mag2.com/ ) ・登録の解除は、 http://www.mag2.com/m/0000129929.htm からお願いします。 〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜 よかったらあなたのお知り合いにぜひ転送してもらえればと思います。 ただし転載を希望される場合は、ご一報ください。
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