読んでなっとく化学の疑問 ~科学の不思議が楽しくわかる~ (教えて!左巻先生)

読んでなっとく化学の疑問 ~科学の不思議が楽しくわかる~ (教えて!左巻先生)

内容紹介

オーケーウェーブ(http://www.okwave.co.jp/)に掲載された科学系の質問に、学者・研究者が本気で解答するシリーズの第2弾です。わかりやすい解説で定評のある法政大学の左巻先生にシリーズ監修をお願いし、各分野のスペシャリストに分担して執筆していただきます。

目次

1章：生活の中にある不思議

石油，どうして作れないの？／におう仕組み／沸騰時の泡の正体／酸素は毒？！／蒸気圧って何？／300℃の蒸気とは？／消耗した電池から出て行った電子はどこへ？／純水は体に良くない？／噂のアルカリ水の作り方／植物の灰でアルカリ性？／さびると電気を通しにくくなる理由……他

2章：教科書で感じる不思議

水が凍ると発熱する理由／触媒自体は減るの？／マイナス273℃の世界／この世に窒素が多い理由／エネルギー高いと不安定？／「質量保存の法則」の不思議／酸素は何性なんでしょう／海の化学式／物質が「溶ける」現象とは？／透明な金属は実在するか／宇宙での水と油／水が凍る秘密……他

総計50問

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ChemSketchで書く簡単化学レポート(ブルーバックスCD-ROM)

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最新化学レポート作成ソフト「ChemSketch」を使ってみよう。DNA、糖類、アルカロイド……、さらには実験器具が、誰にでも、簡単に、早く、美しく描けます。苦しいレポート書きの労力を、大幅に軽減しよう。高校生のレポートから研究者の論文まで、化学に携わる人にとって待望の1冊。
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ChemSketchそのものは下記からダウンロード可能です。無料ですがユーザー登録が必要です。
http://www.acdlabs.com/download/chemsketch/

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洗濯バサミが劣化でボロボロ

洗濯の物干しハンガーを使っていると、やがてあるとき洗濯バサミを掴んだ瞬間に、洗濯バサミがパッチンと割れてボロボロになってしまいます。

洗濯物干しハンガーを外に置いておくと、プラスチックがどんどん劣化します。最初は写真の左側のような水色だったのが、色あせていき、最後はボロボロになってしまいます。

プラスチックを屋外で利用したとき、光、熱、風、雨などへの耐久性のことを、プラスチックの耐候性といいます。

耐候性を良くするためには、耐候性改質剤という添加剤を使うことになります。耐候性の高いプラスチックは使っているうちは良いのですが、そのプラスチックがゴミとなり環境中に捨てられると、いつまでも分解されずに残ってしまうということにもなります。

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サリドマイド

■光学異性体とは

　1815年、天然有機化合物が光を曲げるという面白い報告がありました。当時の科学者にとって、これは大変に興味のある報告であり、多くの科学者が光学活性の事実の証明を行うべく実験を繰 り返しました。しかしながら、この光学活性のデータと分子構造の関係を説明できた科学者はいませんでした。それから60年後の1874年、van't HoffとLe Belが、光学活性の現象と分子構造の 関係を明快に説明できる理論を発表しました。

　有機化合物の多くは、分子を構成する原子の種類や数が同じでも、原子同士の結合の仕方によって、構造や性質が異なる化合物ができます。それらを異性体といいますが、異性体のうち原子同士の結合の仕方は同じであるが、立体的な配置が異なるものを立体異性体といいます。そして、形は同じでも互いに重ね合わせることができない、 鏡像関係（一方が他方を鏡に写したような関係）にある立体異性体を鏡像異性体といいます。

　鏡像異性体は、左手と右手の関係のように、お互いに鏡に映したような関係になっており、重ね合わせても分子中の原子の配置が一致することはありません。こうした化合物を光学異性体ともいいます。

　光学異性体は光をあてたときに光を曲げる性質があります。また鏡像関係にある分子のうち、一方は光を右に曲げ、他方は光を左に曲げるという面白い性質があります。光を右に曲げる分子を右旋性（dextrotatory, (+)またはdで示される）であると言い、左に曲がる試料は左旋性（ levorotatory, (-)またはlで示される）であると言います。また、それぞれを d体、l体と言います。光学異性体は光を反対方向に同じだけ曲げます。

　光学異性体は、d 体とl 体が同じだけ含まれる混合物として存在します。d体とl体 は光を反対方向に同じだけ曲げますから、混合物の状態では光を曲げるという現象は観察されません。光学異性体は構造が鏡像関係にあることから、物理的性質のほとんどが同じであり、化学反応でも同じ性質を示します。このようなことから、d 体と l体を分離するのが容易ではありませんでした。また性質がほとんど同じであるということから、d体とl体が区別されることなく取り扱われてきたことが、過去しばしばありました。

■サリドマイドの薬害

　昭和30年代、サリドマイドという悲劇的な事件が起りました。サリドマイドとは薬の名前で旧西ドイツの製薬会社で開発製造された睡眠薬でした。サリドマイド事件とは、この睡眠薬を服用した妊婦から多数の奇形児が生まれたという悲劇的な薬害事件でした。

　なぜ、このような事件が 起ったかというと、サリドマイドが光学異性体であったからと言うことができます。サリドマイドはl体が睡眠作用をもつ物質であり、d体は奇形の原因となる物質だったのです。このことに気 がつかなかったため、世界中で悲劇的な事件が起きてしまいました。

　ただし、その後の研究で、サリドマイドは、l 体のみを投与しても、体内でl 体とd体の両方が生成することがわかっています。そのため、l 体が催眠作用のみを持ち、d体だけが催奇形性をもつのかについては疑問視されています。

■サリドマイドが見直される

　サリドマイドは催奇性があるため、使用が禁止されましたが、1965年にイスラエルでハンセン病の患者にサリドマイドを鎮痛剤として使ったところ、鎮痛剤としての効果の他に、皮膚病の改善が確認されることがわかりました。また、1989年には腫瘍壊死因子（TNF-α）の阻害作用があることも確認されています。TNF-αは関節リウマチ、骨粗しょう症、敗血症、糖尿病などにも関係しています。

　さらに、サリドマイドには血管の増殖を妨げる作用があります。この血管の増殖を妨げる作用が催奇形性の原因で、これが胎児の発育を阻害し、奇形を発生させます。しかし、成熟している大人に対しては重篤な影響はないということがわかっています。

　サリドマイドに血管の増殖を抑える作用があることから、増殖するガン細胞を抑える作用があるということがわかっています。癌への効果は未だ大きな期待がもてるほどの臨床試験結果は出ていないようですが、特に血液の癌とも呼ばれている多発性骨髄腫の治療効果があるということがわかってきたのです。その効果が見直され、サリドマイドが多発性骨髄腫の治療薬として製造販売が認可されることになったのです。

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ガラス

　ガラスはケイ酸塩類などを高温で熔融した後に冷却して固めた透明で硬く割れやすい無機物質。ホウ酸塩やリン酸塩と二酸化ケイ素から作られる。

　ガラスは冷却すると硬くなるが、加熱すると柔らかくなり変形させることができる。また、通常は透明であるが、不純物を混ぜることによって、不透明や半透明にすることができる。表面に傷をつけて模様を入れたり、磨りガラスを作ることができる。このように加工が比較的簡単なため古くから利用されてきた材料である。身の回りではガラス窓や食器や装飾品の材料として使われている。

　ガラスは原子や分子が規則正しく配列した結晶構造をもたない非晶質（アモルファス）の固体である。ガラスは分子が網目状に結びついた構造をしており、分子の結びつきは固体というより液体に近い。ガラスのように熔融した液体を冷却したときに結晶化せずに固まった状態をガラス状態という。合成樹脂にもガラス状態をとるものがあり、それらは眼鏡のレンズなど、しばしばガラスの代わりに用いられることから、有機ガラスと呼ばれることもある。

　普通のガラスの透明度は日常の用途では十分であるが、光学機器の部品や通信に使う光ファイバーとしては不充分である。普通のガラスは厚さが１メートにもなると光をほとんど通さなくなる。そのため、より透明度の高い光学ガラスや石英ガラスが使われる。

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繊維

　狭義では布や紐を作るための糸の原料となる細長いひも状の素材である。羊毛や絹糸などのように動物の毛から作られるもの、、綿や麻などのように植物の組織から作られるもの、ナイロンやレーヨンなどのように化学反応で合成されるものがある。こうした多くの繊維はセルロース、タンパク質、合成樹脂などの有機物ででてきている。

　繊維には炭素、ガラス、金属、鉱物などの無機物から作られたものもある。これらの繊維は強度が高く、耐熱性や耐薬品性などがあるため、産業において様々な用途で使われている。

　ガラス繊維や炭素繊維をプラスチックに加えると、強度を高めた繊維強化プラスチックという複合材料を作ることができる。繊維強化プラスチックはテニスラケット、ゴルフクラブ、レーシングカー、航空機、宇宙関連機器などに使われている。

　金属繊維はスチール繊維とも呼ばれ、ステンレス、鉄、銅、アルミニウムなどの金属を引き延ばして作られたものである。金属繊維は強靱であり、ロープやワイヤの原料となる。また、伝導性の高い金属繊維からは電線が作られる。金属の性質を活かした複合材料の原料としても使われる。最近では衣服に使われている例もある。

　鉱物繊維は鉱物を繊維状にしたものである。石綿、アスベストは耐久性、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性などに優れているため様々な用途で用いられたが、人体に悪影響を及ぼすことから使用が禁止されている。

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事故米はセキュリティホール

三笠フーズの事故米転売事件の報道に出てくるカビ毒アフラトキシンは天然の発がん性物質の中で、最も強い発がん性物質です。その中でもＢ１は毒性が最も強いアフラトキシンです。

国産の食品から見つかった例はありませんが、輸入食品ではピスタチオやピーナッツなどから見つかったことがあります。1977年にピスタチオからアフラトキシンが見つかったとき、ちょうど仕事の関係である検査機関に数日間にわたってお邪魔していたのですが、緊急に食品の分析を始まったことを覚えてています。その後、しばらくしてその検査機関の専門家に聞いたのですが、アフラトキシンは猛毒で極めて危険、分解できないのでやっかいな物質だと言われていました。

アフラトキシンは調理をしても分解されることなく食品中に残ります。ですから、特にアフラトキシンが混入する可能性のある輸入食品については検疫をしっかりやって、水際で国内に入らないようにする必要がありますし、そのように対応していると思います。

ところが、同じ輸入食品でも、米は国が決められた量だけ輸入しなければならない状況にあり、基準値以上の農薬やカビ毒が混入した米がずいぶん含まれているようです。輸入米の購入が世界的な協定で決められたことだとしても、事故米となった米まで買わなければならない状況が信じられません。

国は事故米となった米に「食用には使わないこと」という免罪符を貼りつけ市場に流しています。そして、三笠フーズのような愚かな企業がそれを食用として市場に流す。

これは明らかに食の安全のセキュリティホールです。

仕組の問題ですから、これは国にも大きな責任があります。一企業の問題として片付けることはできません。国は責任を逃れられないでしょう。

農水省はこの事件が発覚した後、人体への影響は少ないなどとコメントして、流通経路などを明らかにしませんでした。ところが、アフラトキシンという言葉がニュースで流れ始めてから、事故米で作られた酒蔵メーカーなどの名前を公表しはじめています。公表はメーカーと合意してからというやり方のようですが、そのような対応で良しとするのは、農水省の検査で見つかった事故米に含まれるアフラトキシンの混入量が人体に影響する程度ではないからでしょうか。もし、そうならば、過去から現在に至るまで、事故米で見つかった残留農薬やアフラトキシンの混入量などを公開するべきです。

安心安全内閣という言葉がまた崩れていきます。福田首相の辞任とは関係ないのかな。

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油

　鉱物や動植物から抽出される水に溶けにくく可燃性のある物質の総称。一般に揮発性が高く、水よりも密度が小さい。身近な例では、ガソリンや灯油は鉱物性の油、魚油やラード（豚脂）は動物性の油、サラダ油やひまし油は植物性の油である。油は食用、燃料用、美容用、潤滑剤、冷却剤、防錆剤など幅広い用途で使われている。

　ひとくちに油と言っても、その主成分は油の種類によって異なる。鉱物性の石油の主成分は炭化水素である。動植物性の油は脂肪酸とグリセリンが結合したものである。

　動植物由来のものは油脂と呼ばれ、常温で液体のものは油（ｏｉｌ）、固体のものは脂（ｆａｔ）と区別される。油脂は人間の体内で作ることができない脂肪酸の供給源である。脂肪は三大栄養素のひとつである。

　肉類由来の動物性油脂には飽和脂肪酸が多く含まれている。過剰な摂取は中性脂肪や悪玉コレステロール（ＬＤＬ）を増大させ心臓疾患や脳卒中などを引き起こす原因となるが、適量の摂取は必要である。魚由来の動物性油脂や植物性油脂には不飽和脂肪酸が多く含まれている。中性脂肪やＬＤＬを減少させる働きがあることから健康に良いとされるが、過剰な摂取は健康を害する原因となる。重要なことはバランス良く油を採ることである。

　菓子類やマーガリンには植物性油脂が使われているが、加工時に本来植物性油脂には含まれないトランス脂肪酸ができる。トランス脂肪酸は中性脂肪やＬＤＬを増加させ、心臓疾患のリスクを高めるとされる。このことから食品中のトランス脂肪酸の含有量を規制している国もある。日本では規制がないが、日本人の場合、平均的な食生活を考えるとそれほど心配ないとされている。しかし、偏食や間食が多い場合は注意が必要である。

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尿素樹脂

　尿素とホルムアルデヒドを重合した合成樹脂である。ユリア樹脂ともいう。記号ＵＦで表わされる。

　尿素樹脂は合成樹脂開発の創生期に発明された合成樹脂であり、無色透明で着色が容易であることから、家庭用品や電気製品の材料、建築材料、接着剤などとして幅広い分野で利用されるようになった。現在では主な用途は接着剤であり、電気部品、雑貨、漆器生地などに使われている。

　尿素樹脂の接着剤は安価なため広く用いられている。しかし、接着時に未反応のホルムアルデヒドを放出する。また、接着剤自身がゆっくりと分解してホルムアルデヒドを長時間にわたって放出する。ホルムアルデヒドはシックハウス症候群の代表的な原因物質であり、尿素樹脂の接着剤は建物の内装工事になどにおいて使用面積が制限されている。

　尿素樹脂は食器類としても利用されていたが、熱湯を入れるとホルムアルデヒドが溶出することから、尿素樹脂の器具や容器包装の製造と販売が禁止されている。

　尿素樹脂は成型方法が大量生産に向かないことから他の合成樹脂に取って代わられるようになった。ホルムアルデヒドの問題もあり、かつてほどの幅広い用途で利用されることはなくなった。

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気化熱（蒸発熱）

　液体を気体に変化させるのに必要な熱量のこと。蒸発熱ともいう。液体が気体になるときに周囲から吸収する熱量と考えても良い。

　気化熱は単位物質量の液体をすべて気体にするのに必要な熱量で表わされる。普通は１気圧において、物質１ｍｏｌまたは１ｇあたりの熱量として表わされ、その単位は［Ｊ／ｍｏｌ］や［Ｊ／ｇ］などである。Ｊの代わりにｃａｌが使われることもある。

　物質が液体から気体に変わるとき、物質を構成する分子の運動が激しくなり、分子同士が集まろうとする分子間力が小さくなる。気化熱は液体が気体になるのに必要な分子の運動エネルギーに相当すると考えても良い。

　気化熱が大きい物質ほど分子間力が大きく蒸発しにくく沸点が高い。例えば、水は分子間に水素結合が働いているので気化熱が大きく沸点が高い。

　打ち水で気温が下がるのは水が液体から気体になるときにまわりから熱を奪うからである。汗をかいているときに扇風機の風をあびるとより涼しく感じるのは、体の表面の汗の気化が風によって促進されるからである。

　スプレー缶を噴射したり、携帯ボンベを使っていると缶が冷たくなるのも気化熱のためである。エアコンや冷蔵庫も気化熱を利用して空気を冷やしている。コップの水を飲むように首を上げ下げする水飲み鳥という玩具も気化熱を利用している。

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