転写:
元素の化学: アルミニウム
(プロモ)
あなたは、によってもたらされた化学の要素を聞いています。ケミストリーワールド、王立化学会の雑誌。
(プロモーション終了)
クリス・スミス
今週は、大西洋横断言語摩擦の化学的原因。最後はウムですか、それともウムですか？私たち英国人は、顔に卵が付着している可能性があり、アルミニウムと呼ばれるものを大量に摂取している可能性があることが判明しました。
キラ・J・ワイズマン
「高度39000フィートのブリキの箱に閉じ込められているような気分だ」これは飛行機恐怖症の人がよく口にする言葉だが、ジャンボジェット機に乗っている人なら、その箱が実際には6万6000kg以上のアルミニウムでできていると知れば安心するかもしれない。 「アルミニウムの箱」の中に自分がいるとまったく同じ響きがないと嘆く一方で、この素材の選択を評価する十分な理由がいくつかあります。純アルミは柔らかいです。しかし、銅、マグネシウム、亜鉛などの元素と合金化すると、軽量化を維持しながら強度が大幅に向上し、重力と戦う際に明らかに有利になります。結果として得られる合金は、場合によってはアルミニウム自体よりも展性があり、飛行機の翼の空力学的弧や管状胴体など、さまざまな形状に成形できます。また、鉄は風雨にさらされると錆びてしまいますが、アルミニウムは微細なほど薄い酸化物層を形成し、さらなる腐食から表面を保護します。この巨大な CV では、船、自動車、トラック、電車、自転車など、他の多くの乗り物にアルミニウムが使われていても不思議ではありません。
運輸業界にとって幸いなことに、自然は私たちに大量のアルミニウムをもたらしてくれました。地殻の中で最も豊富に存在する金属で、文字通りどこにでも存在します。しかし、アルミニウムは酸素やケイ素と結合して何百もの異なる鉱物となり、自然に金属の形で現れることはなかったため、1808 年まで発見されませんでした。この金属を発見したコーンウォールの化学者ハンフリー・デイビー卿は、その原料化合物の一つであるミョウバンにちなんで、それを「アルミニウム」と呼びました。しかしそのすぐ後に、国際純粋応用化学連合 (IUPAC) が介入し、接尾辞をより従来的な「ium」に標準化しました。命名法の話にさらにひねりを加えたものとして、アメリカ化学会は 1925 年に元の綴りを復活させました。皮肉なことに、元素の名前をデイビーの意図どおりに発音したのはイギリス人ではなくアメリカ人です。
1825 年、初めてアルミニウムを分離する栄誉は、デンマークの科学者ハンス・クリスチャン・エルステッドに与えられました。伝えられるところによれば、彼は自分の賞について「色も光沢も錫に似た金属の塊を形成している」と語ったというが、これはあまりお世辞ではないが、航空乗客の現在の混乱を説明しているのかもしれない。初期のすべてのプロセスではせいぜいキログラムの量しか生産されず、金よりも価値のある貴金属としての一時的な地位が確保されました。実際、アルミニウムの延べ棒は 1855 年のパリ博覧会で王冠の宝石と並んで誇りを持っていましたが、ナポレオンはこう言っています。アルミニウム製の食器は最も名誉あるゲストのみに予約されています。
1886 年になって初めて、チャールズ マーティン ホールは、並外れて粘り強い 22 歳のアマチュア科学者であり、アルミニウムを抽出するための最初の経済的手段を開発しました。彼は助手として姉と一緒に薪小屋で働き、溶融ヘキサフルオロアルミン酸ナトリウム（一般的には「氷晶石」として知られている）の浴槽に酸化アルミニウムを溶解し、強い電流を使ってアルミニウムと酸素をこじ開けた。注目すべきことに、別の22歳のフランス人ポール・ルイ・トゥーサン・エローが、ほぼ同じ時期にまったく同じ電解技術を発見し、大西洋横断の特許競争を引き起こした。ハル・エルー法として祀られている彼らの遺産は、今でも商業規模でアルミニウムを製造する主要な方法であり、現在ではアルミニウムの最も豊富な鉱石であるボーキサイトから毎年数百万トンが製造されています。
アルミニウムの利点を理解していたのは運輸業界だけではありませんでした。 1900 年代初頭までに、アルミニウムは、その低い導電性を補う以上に、その柔軟性、軽量、低コストにより、電力線において銅に取って代わりました。アルミニウム合金は建築材料として人気があり、外壁材、窓、雨樋、ドア枠、屋根材に使用されていますが、家庭内でも電化製品、鍋やフライパン、調理器具、テレビアンテナ、家具などに使用される可能性が高くなります。アルミニウムは薄い箔として包装材料として使用されます。卓越した、柔軟性と耐久性があり、水を通さず、化学的攻撃に強い - つまり、命を救う薬やお気に入りのキャンディーバーを保護するのに最適です。しかし、おそらくアルミニウムの最も有名な化身は、年間数千億個が生産されるアルミニウム飲料缶でしょう。各缶の自然な光沢のある表面は、製品名の魅力的な背景となっており、薄い壁は平方インチあたり最大 90 ポンドの圧力 (一般的な自動車タイヤの 3 倍) に耐えることができますが、中身には簡単にアクセスできます。タブを引くだけです。また、アルミニウムの精製は世界の電力の大部分を消費しますが、アルミニウム缶は経済的に繰り返しリサイクルすることができ、そのたびに最初に金属を製錬するために必要なエネルギーのほぼ 95% を節約できます。
しかし、この光沢のある金属には暗い側面があります。アルミニウムは自然界に豊富に存在するにもかかわらず、生きた細胞にとって有用な目的を果たすことは知られていません。しかし、可溶性の +3 型のアルミニウムは植物にとって有毒です。アルの解放3+地球上の耕地のほぼ半分を占める酸性土壌では、そのミネラルからのアルミニウムの生成が促進され、作物の収量を減少させる主な原因となっています。人間はアルミニウムを必要としませんが、アルミニウムは毎日私たちの体に入ります - 私たちが呼吸する空気、私たちが飲む水、そして私たちが食べる食べ物の中にあります。通常、食品中には少量のアルミニウムが含まれていますが、私たちは食物アルミニウムの主な供給源、つまり膨張剤、乳化剤、着色剤などの食品添加物を担っています。市販の制酸薬を飲み込むと、摂取レベルが数千倍も上昇する可能性があります。そして私たちの多くは、アルミニウムを含むデオドラント剤を毎日肌に直接塗っています。これらすべてについて懸念されるのは、いくつかの研究がアルミニウムが乳がんとアルツハイマー病の両方の危険因子であると示唆していることだ。ほとんどの専門家はこの証拠にまだ納得していませんが、高濃度のアルミニウムは主に骨と脳に影響を与える神経毒であることが証明されています。したがって、さらなる研究が行われるまで、陪審は参加できないままとなるだろう。さて、おそらくそれは、次の長距離フライトで頭を悩ませることかもしれません。
クリス・スミス
ドイツのザールブルケンにあるザールラント大学の研究者キラ・ワイズマンが、アルミニウムの話と、なぜ私がハンフリー・デイヴィッドの意図通りにそれを語らなかったのかについて語ります。来週は要素の響きについて話しますが、これはどうでしょうか。
ブライアン・クレッグ
擬音語的な名前を持つ要素はあまりありません。酸素やヨウ素と言われても、言葉の響きからはその元素の性質を知る手がかりはありませんが、亜鉛は異なります。亜鉛、亜鉛、亜鉛、昔ながらの浴槽にコインが落ちる音が聞こえてきそうです。硬い金属でなければなりません。使用中、亜鉛は隠蔽され、ほとんど秘密にされることがよくあります。鉄の錆びを止め、日焼けを和らげ、フケを寄せ付けず、銅と結合して非常に馴染みのある金色の合金を作り、私たちを生かしてくれますが、私たちはそれをほとんど意識しません。
クリス・スミス
来週のケミストリーでは、ブライアン・クレッグが亜鉛のチリンチリンという音を聞くことができます。私はクリス・スミスです、ご清聴ありがとうございました、それではさようなら。
(プロモ)
化学の要素は英国王立化学会によって提供され、作成されています。thenakedscientists.com。化学要素に関する詳細情報やその他のエピソードは、次の Web サイトにあります。chemistryworld.org/elements。
(プロモーション終了)