無機化学

1869 年、ロシアのメンデレーエフは、元素を原子の重さの順に並べ、性質の似た元素がくり返し現れることを示しました。すごいのは、表に空いたすき間を「まだ見つかっていない元素の席」と考え、その性質を予言したことです。

アルミニウムの下の席に入る元素を、メンデレーエフは「エカアルミニウム」と呼びました。1875 年に見つかったガリウムは、予言した原子の重さや密度とよく一致していました。ガリウムがとける温度は約 30℃で、真夏の気温ほどです。

いまの周期表には 118 の元素が並びます。縦の列の元素は性質が似ているので、手に入りにくい元素の代わりを、周期表を手がかりに探す研究も進んでいます。

2025 年のノーベル化学賞は、京都大学の北川進さんら 3 人に贈られました。金属のイオンを角にして、長い有機分子でつないだ、すき間だらけの結晶を作った研究です。金属有機構造体(MOF)と呼ばれ、北川さんたちは多孔性配位高分子(PCP)とも呼んでいます。

北川さんは近畿大学にいた 1997 年、メタンや窒素、酸素を出し入れしても形がくずれない立体の MOF を作りました。それでも研究費の申請は何度も通りませんでした。北川さんが大切にしてきたのは、湯川秀樹さんの本で知った荘子の「無用の用」です。すぐ役に立たないものが、やがて価値をもつことがある、という考え方です。

共同受賞者のヤギーが 1999 年に作った MOF-5 は、わずか 2 g ほどで、サッカーのピッチほどの表面積をもちます。いまでは何万種類もの MOF が作られています。砂漠の空気から水を集める、排ガスから二酸化炭素を取り出す、半導体の製造に使う有毒なガスを安全にためる、といった使い道が広がっています。

多くの大学では、1 年の基礎無機化学で原子の構造や周期表、化学結合を学び、2・3 年で錯体化学や固体化学へ進みます。錯体の色や磁石の性質を、金属の電子の状態から説明できるようになります。科目の名前や順番は大学によって異なります。

学生実験では、金属の錯体を合成して色の変化を観察したり、X 線を当てて結晶の中の原子の並び方を調べたりします。放射性の元素を扱う放射化学もこの分野の一部です。その源流には、ラジウムとポロニウムを発見して 1911 年のノーベル化学賞を受けた、マリー・キュリーの研究があります。

無機化学は、自動車や化学工場の触媒、電池の材料、電子部品のセラミックス、顔料やガラスの研究開発につながります。使い終わった電子機器から貴金属を取り出すリサイクルや、放射性物質の分析と管理に関わる仕事もあります。