化学物質は何をするのか?化学に関する誤解を解く

Students watch a burning model of a volcano, made of Ammonium Bichromate powder and set alight, during a demonstration at a local grammar school in Russia's Siberian city of Krasnoyarsk, November 21, 2012. Ivan Timofeenko and Pavel Pankin, students from the Siberian Federal University, specialize in applied mathematics and physics and have conducted experiments aimed at the popularization of the exact sciences, for the pupils of the 7th grade at the "Universe" grammar school. Demonstrative and spectacular lessons, dedicated to chemical, physical, chemical-biological and physical-chemical experiments, are expected to be held at 10 comprehensive schools of Krasnoyarsk in order to select most talented and enthusiastic schoolchildren for facultative training at the university starting from February 2013, according to organizers. REUTERS/Ilya Naymushin (RUSSIA - Tags: EDUCATION SCIENCE TECHNOLOGY SOCIETY) - GM1E8BL1L9O01
Anything you can touch is matter, and is therefore a chemical.Image: REUTERS/Ilya Naymushin
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私が化学の博士課程の学生だと自己紹介すると、人々の目に恐怖や理解不能の色が浮かぶことがよくあります。化学者は、『ワンダーウーマン』に登場する、黒魔術や爆発を操る『狂気の科学者』のように描かれることが多いのです。Dr. Maru(ワンダーウーマン)のような存在として描かれがちです。公衆の恐れの大半は、科学への誤解に基づいているように思われます。

そこで本稿では、化学に関する最もよくある五つの誤解を取り上げ、化学が日常生活にどのように貢献しているかを説明したいと思います。

「化学物質」という言葉は、物質と同義と考えることができます。化学物質とは、質量を持つあらゆるものを指します。これには、水、カフェイン、砂糖などの日常的な物質が含まれます。「周期表」に掲載されている元素は化学物質であり、カフェインのような小さな分子、デオキシリボ核酸(DNA)のような大きな分子、そしてプラスチックなどのポリマーと呼ばれるほぼ無限に長い鎖状の分子も化学物質です。

Image: 著者提供。

誤解その1:化学物質不使用の製品はより安全である

元素は、私たちを取り巻く世界を形作る構成要素です。自然界に存在するものであれ人工的に作られたものであれ、化学物質はあらゆるところに存在します。化学物質を含まない製品は存在しません。触れることのできるものはすべて物質であり、したがって化学物質なのです。「化学物質不使用」と宣伝される製品は、危険な化学物質を含んでいないことを示唆しているかもしれません。しかし企業は、人々の化学への恐怖心をCMに利用しており、その結果、消費者の不信感が高まっています。

誤解その2:発音できない名前の物質は体に悪い

化学物質の名称は、しばしば恐ろしく聞こえ、安全ではないという印象を与えます。化学物質の名称は、その有害性や由来とは関係がありません。アセチルサリチル酸や炭酸水素ナトリウムを摂取したことがあるでしょうか?アスピリンを服用したことがある方や、重曹を使って調理された食品を食べたことがある方は、すでに摂取しているかもしれません。

化学物質には、一般的な名称が使われることもあります。一酸化二水素(H₂O)は短縮されて水と呼ばれ、1,3,7-トリメチルキサンチンは難解に聞こえますが、一般的にはカフェインとして知られています。化学者は、元素や分子に名前を付ける際に、ときに鋭いユーモアのセンスを発揮します…

Image: Alexandra Gellé.

誤解その3:有機製品は合成品より優れている

化学者は、天然物を研究室で合成によって作り出せることをご存じでしょうか?化学の観点から見ると、ガソリンが有機物であることをご存じでしょうか?

1789年、フランスの化学者アントワーヌ・ローラン・ラヴォアジエは、『化学要論』の中で、「何も失われず、何も生まれず、すべては変換される」と記しました。新しい化学物質を生み出すために、化学者は既存の物質を変換しなければなりません。化学者は、新しい分子の出発原料として、常に天然由来の材料を使用します。研究室で製造される化学物質は、その起源を自然界(石油、木材など)に持つことがあり、主に水素、炭素、酸素の原子を含むため、しばしば「有機」物質とされます。

危険性はそれぞれの化学物質に内在しており、「毒を作るのは用量である」という考え方があります。つまり、リンゴに自然に含まれる少量のシアン化物を恐れる必要はなく、焦げた BBQ が原因でがんになることもありません。しかし、水を6リットル、またはエスプレッソを175杯以上飲むことは致命的となる可能性があります。

研究室で作られた合成製品が、自然界に存在する化学物質より必ずしも危険性が高いわけでも低いわけでもありません。革新的な人工分子であれ、人工的に作られた天然物であれ、危険性はその構造に依存するのであり、由来には依存しません。また、自然界には植物や動物が産生する多くの毒素も存在します。それでも化学者は、社会や環境に恩恵をもたらす新しい分子の設計に、大部分の時間を費やしています。例えば、医薬品の新しい分子や電気自動車の新しいバッテリーなどです。

誤解その4:ナノ粒子は無害である

ナノ粒子は、1〜100 nm(人間の髪の毛の幅の1万分の1)の原子の小さな集まりで、多くの日用品に含まれています。非常に小さいため人間の目には見えませんが、生態系にとっては見えないものではありません。実際、ナノ粒子は現在、有毒であり、水生生物にとって有害であることが分かっています。

私たちは環境中でナノ粒子の存在に気づくことができないため、周囲に存在するナノ粒子の多さに気づかず、その影響を軽視しがちです。

プラスチックや金属のナノ粒子は、歯磨き粉、スクラブ剤、日焼け止めクリームなど、多くのパーソナルケア製品に含まれています。主に紫外線防止、抗菌剤、そして添加物や着色料として使用されています。

残念ながら、浄水場ではこれらを取り除くことができないため、河川、湖沼、海洋に流れ込み、最終的には海洋生物の餌となって、食物連鎖を上昇し、やがて皆さんの食卓にも届くことになります。

化学業界は、ナノ粒子を含む製品の数を減らし始めていますが、多くの塗料や日焼け止めは依然として汚染源となる可能性があります。一方で、ナノ粒子は、医療や例えばがん治療において有望な分野として注目されています。

Image: Andy Brunning, CC BY-NC-ND.

誤解その5:化学者は悪である

化学者は、環境や人間の健康に有害な製品の開発について、社会に対する責任を負っています。化学者は、よりクリーンで環境に優しい製品の開発において大きな進歩を遂げてきました。しかし、産業界と消費者は、これらのより環境に配慮した代替品の導入に消極的であり続けています。ただし、それらがより安価で、少なくとも同等の効率を持つ場合は例外です。

化学者たちは、時に何もないところから解決策を生み出せる魔法使いであればよいのにと願うことがあります。しかし私たちは、革新的な研究、新製品の創出、そして古い習慣をより環境に配慮した代替手段へと転換することを促すことによって、今後も進歩を続けていきます。化学は強力で革新的なツールですが、賢明に使用されなければなりません。

化学者にとって、グラスはいつも満たされています。一部は液体で満たされ、残りは空気で満たされています。窒素 N₂、酸素 O₂、アルゴン Ar、二酸化炭素 CO₂ などです。化学は、私たちの生活の質を高める素晴らしい発見を生み出しており、まだ発見されるべきものがたくさん残されています。

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