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図解 身近にあふれる「化学」が3時間でわかる本|齋藤 勝裕|化学の不思議や仕組みをやさしい解説で

私たちの身の回りに溢れる化学。洗剤や食品などに含まれる甘味料、お酒や抗生物質、遺伝子組み換えやゲノム編集。そしてCO2排出問題や放射能汚染の問題まで。化学の仕組みがわかるともっと面白い!前知識なしで読み始めてもわかるように優しい解説で化学を紐解きます。

石油の燃焼と二酸化炭素

地球には太陽熱が降り注ぎますが、その熱はいずれ、宇宙空間に放出され、地球にたまることはありません。だから地球は常に同じ温度でいられるのです。もし、太陽から来る熱をため込んだら、地球の温度は上がり続け、地球はいつか溶岩の塊になるかもしれません。

ところが二酸化炭素などの温室効果ガスとよばれるものは熱をため込む性質があります。そのため、地球大気中の二酸化炭素濃度が上がると地球の温度が上がるというわけです。

温室効果のある気体は二酸化炭素だけではありません。地球に及ぼす温室効果のうち、二酸化炭素によるものは3分の1に過ぎないといわれます。大部分の3分の2は水蒸気によるものなのです。

しかし、水蒸気のもとになる水は海洋に満々と湛えられています。ここから蒸発する膨大な量の水蒸気は人間の力でどうにかなるものではありません。人間の努力で加減できるのはせいぜいが二酸化炭素の発生量ということになります。

しかも、水蒸気の発生量は地球の温度に依存します。二酸化炭素を減らして地球温度を下げれば、結果的に水蒸気量も減ることになります。

◎ 二酸化炭素の発生量

石油が燃えるとどれだけの二酸化炭素が発生するのか、簡単な計算で求めてみましょう。石油の構造は単純です。図のように、基本的にCH 2 単位が何個(n個)か並んだものです。この CH 2 単位が1個ならメタン CH 4 で天然ガス、3個なら CH 3 CH 2 CH 3 でプロパンガス、4個ならガスライターで使うブタンガス、それ以上8個程度までならガソリン、8~12個程度なら灯油となります。それ以上なら重油です。

この CH 2 単位を1個燃やすと1個の CO 2 と1個のH 2 Oになります。つまりn個の CH 2 単位が並んだ石油が燃えるとn個の二酸化炭素が発生するのです。

最近では脱炭素社会の実現のために二酸化炭素を放出しない火力発電の開発や私たちに身近な車の電気自動車化など様々な取り組みが行われている。温暖化対策は地球規模の課題として世界で周知されているのでそこに向かって各国の努力義務が生じ成果を上げつつある。

レアメタルって何?

レアメタルは希少金属と訳されますが、「希少」とはどういうことでしょうか。一般的に貴金属の金、銀、白金(プラチナ)は希少と思われがちですが、これらは希少金属ではありません。たとえばリチウム電池に必須のリチウムや、白熱電球に使われるタングステンが希少金属にあたります。

じつは「希少金属」という分類は、科学的な分類ではありません。それは政治、経済的な分類なのです。

日本にとって政治的・経済的に重要なのかどうか、そしてそれらの物質が日本に存在するかどうか、といった観点から特定された金属なのです。

◎ レアメタルの定義

このような観点から見ると、レアメタルと指定するための定義、条件は自ずと決まってきます。まず第1に、現代科学産業にとって重要な金属であること。第2に、日本における埋蔵量が少ない金属であること。最後に、単離、精錬の困難な金属であることです。

レアメタルはかつて「現代科学産業のビタミン」といわれましたが、現在は「現代科学産業の“米”」といわれます。そのくらい、現代の化学産業はレアメタルなくして成り立たなくなっています。

ただどれだけ重要な金属でも、日本で十分に産出する金属は「レアメタル」ではありません。金、銀がレアメタルに指定されないのはそのためです。

また、金属の中には鉱石から純粋な金属として単離するのが困難なものがあります。そうした金属もレアメタルとされます。

◎ 元素の半分はレアメタル?

地球上の自然界に存在する元素、約90種類のうち、レアメタルと指定された元素は 47種類 あります。つまり元素のうち半分以上レアメタルなのです。

レアメタルの身近な例としては、ステンレスに入っているニッケル Ni やクロム Cr があります。テレビやスマホの画面に色彩を与えるのはガリウム Ga、インジウム Inなどです。また、音声の発振などに使われる超小型磁石もコバルトCo、サマリウムSm、ネオジムNdなどのレアメタルが使われています。

レアメタルはスマホやパソコンなどのデジタル機器には欠かせない素材で世界中で争奪戦が起きるほど重要で希少な素材だ。レアメタルの供給が滞ると電子部品を伴うあらゆる製品に影響が。

身近に溢れる「化学」を化学を専攻していなかった人にもわかるよう平易な言葉で詳しく解説してくれる書籍。化学の力がどのように生活に影響を与えているのかがわかります。

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