化学が果たす役割

食品の原材料表示に「酸化防止剤(ビタミン C)」と書かれているのを見たことはありませんか。ビタミン C(L-アスコルビン酸)は、自分が先に酸化されることで、食品の色や風味が酸化で変わるのを防ぎます。化学基礎で学ぶ、還元剤の働きです。

福岡市保健環境研究所の資料によると、酸化防止剤には、ビタミン C のほかにエリソルビン酸も使われます。エリソルビン酸は、ビタミン C と同じ原子でできていて、形だけが違う異性体です。ビタミンとしての働きはほとんどありませんが、ビタミン C より速く酸化され、値段も安いのが特徴です。

同じ研究所が 2001〜2003 年度に辛子明太子を検査したところ、ビタミン C は 222 件のうち 198 件から見つかりました。約 9 割です。添加物を使ったときは、物質の名前と用途を一緒に表示する決まりがあり、検査では表示が正しいかどうかも確かめています。

食品を守るのは、添加物だけではありません。解説は、金属やプラスチックなどの材料の利用も、食品を保存する科学技術の例に挙げています。缶詰の缶や、空気を通しにくいフィルムの袋は、酸素や水分から中身を守るための化学の工夫です。

化学の成果は、新しい素材として社会を変えてきました。学習指導要領の解説は、化学が築く未来の例を挙げています。次世代型の蓄電池や、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどの炭素材料です。

カーボンナノチューブは、1991 年、NEC の飯島澄男さんが、電子顕微鏡で炭素の物質を調べる中で見つけました。炭素原子がつながって筒の形になった物質で、直径は数 nm しかありません。NEC は、鉄より強く、髪の毛よりはるかに細い新しい素材として、世界の注目を集めたと紹介しています。

2026 年 9 月、この発見に使われた電子顕微鏡は、日本物理学会が新たに設けた「日本物理遺産」の第 1 回に選ばれました。カーボンナノチューブは、ダイヤモンドや黒鉛と同じく、炭素だけでできた物質です。同じ炭素でも、原子のつながり方しだいで、まったく違う素材になります。

NEC によると、カーボンナノチューブは発見のあと、身近な暮らしから宇宙開発まで、幅広く役立てられています。新しい物質を見つけるだけでなく、それを大量に、安全につくり、使い道を広げていくことも、化学の大切な仕事です。

化学の単元の最後では、これからの社会で化学が果たす役割を考えます。解説は、その例として、元素戦略による資源の有効活用や、再生可能エネルギーの活用を挙げています。環境に負荷をかけない化学(グリーンサスティナブルケミストリー)も、その 1 つです。金属やプラスチックの資源の再利用も、大切なテーマです。

使い終わった携帯電話やパソコンには、金・銀・銅などの金属が含まれています。こうした製品が集まる都市を、鉱山に見立てて都市鉱山と呼びます。東京 2020 大会では、全国から集めた小型家電の金属でメダルをつくる取り組みが行われました。「都市鉱山からつくる！みんなのメダルプロジェクト」です。

環境省によると、回収は 2017 年 4 月に始まりました。国民が使い終わった小型家電を出し、その金属でメダルをつくる取り組みは、オリンピック・パラリンピックの歴史で初めてでした。携帯電話やパソコン、デジタルカメラなど、小型家電リサイクル法の対象の品目すべてが回収されました。

製品から金属を取り出すには、細かく砕いて磁石や重さの違いで分け、溶かしてから酸化還元反応や電気分解で純度を上げます。化学基礎と化学で学ぶ分離・精製、酸化と還元、電気分解が、資源を使い回す技術の土台になっているのです。プラスチックでも、使い終わったペットボトルを新しいペットボトルに戻すなど、同じ考え方の技術が広がっています。