2025年10月の記事一覧 | 高校化学の教材；分子と結晶模型の「ベンゼン屋」

今日10/23はモル(mol)の日

10月23日の午前6:02から午後6:02の間に祝われる非公式の祝日です。米国式の表記では6:02 10/23となり、主として北米の化学者たちが、10月23日の午前6時02分から午後6時02分までを、物質量の単位である「モル」を記念する日としています。あわせて、日本化学工業協会・日本化学会・化学工学会・新化学技術推進協会の4団体が2013年（平成25年）に１0/23を「化学の日」制定しました。この日を含む月~日曜日を「化学週間」として、小学生から一般の人までを対象とした化学実験の教室や講演会、研究発表会、フォーラムなど様々なイベントが開催されています。日本科学未来館では20日(月)~26日(日)に(以下のリンクで)化学の日関連イベント「だから化学はおもしろい」日本化学会では、関連イベント情報を網羅して紹介しています(以下のリンクで)。【お知らせ】10月23日は「化学の日」！～化学の日関連イベント情報～さて、このアボガドロ定数ですが高校化学が苦手な方もこの顔を覚えてらっしゃるかと…アボガドロは、イタリアの物理学者・化学者で、化学の分野では特に「アボガドロの法則」1811年発見、がこの定数名のもとになっている重要な法則です。アボガドロの法則は「同じ温度・圧力の気体は、同じ体積中に同数の分子を含む」というものです。そして1909年、フランスの物理学者であるジャン・ペランがいくつかの異なる方法でアボガドロ定数を決定しました。彼はアボガドロにちなんで定数の名前を付けることを提案しました。アボガドロ定数は歴史的には分子量1の分子1グラム分の物質量を想定したものです。ただし質量欠損の効果があるため、分子量が2倍大きくても質量が2倍に増えるわけではないので、アボガドロ定数は2019年まで炭素12を基準とし、12gの炭素12に含まれる原子の数として定義されていました。2019年のSIの改定で物質量のSI単位系とした以降、1モル(mol)には6.02214076×10^23個の要素粒子が含まれるとしました(6.02214076×10^23 mol−1と定義)。モルはここからきています。1ダースが12個であるように、Ⅰmolは6.02×10の23乗個となります。6020000000000000000000000000000000個というとんでもない数になります。

2025年ノーベル化学賞；北川進氏他2名

2025年10月6日ノーベル賞医学生理学賞で坂口志文氏他2氏が受賞したのに続き、10月8日に発表されたノーベル化学賞は京都大学の北川進特別教授（74）と、リチャード・ロブソン教授（メルボルン大学）、オマー・ヤギー教授（カリフォルニア大学バークレー校）の3氏が受賞しました。(REUTERSから引用)受賞理由は、「金属有機構造体（MOF: Metal-Organic Frameworks）の開発」です。MOFは、金属イオンと有機分子が結合してできた、極めて微細な孔（あな）を無数に持つ多孔性材料で、天然ガスや二酸化炭素などの気体を貯蔵したり分離したりするのに役立つ新しい材料として、環境やエネルギー問題の解決への応用が期待されています。＜吸着する＞この研究で、狙った分子を大量に吸着する道が開かれました。「(物理的)吸着」はたくさんの小さな穴が開いた固体に気体分子がくっつく現象です。冷蔵庫の脱臭剤に使われている活性炭は匂いの分子(気体)を表面に吸着し、離さないので脱臭剤としての役目をします。小さな穴の表面に分子が弱い引力(分子間力)でくっつきます。さらに、分子の運動で穴の迷路に潜り込んでしまい出られなくなる。冷蔵庫の脱臭ばかりでなく水質浄化にも使われます。この他に、シリカゲル(水の吸着)、ゼオライトなどがあります。＜狙った分子を吸着する＞ゼオライトという吸着剤があります。特徴的な結晶構造を持ち、細孔の大きさが特定の分子を吸着します。合成ゼオライトは細孔の大きさが0.3nm、0.4nm、0.5nm(10-9ｍ)の分子を吸着できるといった特性を持っています。これにより、狙ったサイズの分子を吸着できるようになりました。＜もっと精密に狙った分子を大量に吸着する＞金属有機構造体（MOF: Metal-Organic Frameworks）は細穴の大きさを精密にデザインできます。内部に非常に多くの空間（孔）があり、その表面積はテニスコート一面分にも達すると言われるほど広大です。これにより、大量のガス分子などを吸着・貯蔵できます。1グラムのMOFで、表面積が数千平方メートルに及ぶものもあります。北川進教授は水素や二酸化炭素を吸収・放出できるMOFを作り、「呼吸する固体」と呼ばれています。ヤギー教授はこの細孔の大きさを自由にデザインできるようにしました。使用する金属イオンや有機配位子の種類を組み合わせることで、孔の大きさ、形状、表面の化学的性質を自在に設計・調整できます。これにより、特定の分子だけを選んで吸着・分離するといった「分子ふるい」のような機能を持たせることが可能です。＜それって何の役に立つの？＞エネルギー問題:水素、メタン（天然ガス）の効率的な貯蔵や燃料電池の触媒環境問題:二酸化炭素 (CO2 ) の分離・回収、有害ガスの除去、水の浄化（重金属や有機汚染物質の除去）医療・化学:特定の薬物を必要な場所に届ける（ドラッグデリバリーシステム）、高効率な化学反応の触媒＜金属有機構造体（MOF）ってどんなもの？＞(Gemini)上の図はMOFの基本的な構造です。図中の大きな灰色の球は金属クラスター（Metal Cluster / 金属イオン）でフレームワークの角を形成します。青い棒で示されているのは有機配位子（Organic Linker）金属クラスター同士を結合する梁として機能します。規則的な網目構造の内部には、細孔が（図の赤い球や緑の球がある空間）が形成されます。この細孔のサイズや形状は、金属クラスターや有機配位子の種類によって自在に設計できます。図中の赤い球や小さな緑の球は、この空隙に取り込まれた分子（ガス分子、溶媒分子など）を表現しています。MOFの機能は、この空隙でゲスト分子を吸着、分離、貯蔵、または触媒作用によって変換することです。今年は2人目の日本人受賞です。これまでに9名の日本人受賞者がいます。

2025年ノーベル医学生理賞；坂口志文氏他2名

2025年のノーベル生理学・医学賞は、大阪大学特任教授の坂口志文（さかぐちしもん）氏ら他２名に授与されることが発表されました。坂口志文氏（さかぐちしもん）：大阪大学免疫学フロンティア研究センター特任教授メアリー・E・ブランコウ氏 (Mary E. Brunkow)：米システム生物学研究所フレッド・ラムズデル氏 (Fred Ramsdell)：米ソノマ・バイオセラピューティクス社【授賞理由】「制御性T細胞（Treg細胞）」の発見と、それによる「末梢免疫寛容（まっしょうめんえきかんよう）に関する発見」が評価されました。【制御性T細胞（Treg細胞）について】免疫システムにおいて、免疫の過剰な働き（暴走）にブレーキをかける役割を持つ細胞です。この細胞の発見により、免疫系が自分の体を攻撃してしまう自己免疫疾患（関節リウマチなど）やアレルギー、がん治療、臓器移植など、幅広い分野での新しい治療法開発への道が開かれました。【抹消免疫寛容について】「免疫寛容」とは、自分の体を異物として攻撃しないようにする、免疫システムのブレーキ機構のことです。もしこのブレーキがなければ、免疫細胞は健康な細胞や組織を攻撃し始め、自己免疫疾患（関節リウマチ、I型糖尿病、多発性硬化症など）を引き起こしてしまいます。この免疫寛容には、大きく分けて二つの種類があります。中枢免疫寛容：免疫細胞が胸腺（きょうせん）という器官で成熟する初期段階で、自分の組織を攻撃する恐れのある細胞を排除する仕組み。末梢免疫寛容：中枢でのチェックをすり抜け、体全体（末梢）に出てしまった免疫細胞が、実際に攻撃を始める前に防ぐための最後の防御システム。このシステムを担う細胞が「制御性T細胞(Treg細胞)」です。坂口氏の発見は「免疫学最後の大発見」とも評されています。発表は2025年10月6日（日本時間）に行われました。授賞式は例年通り、12月10日（アルフレッド・ノーベルの命日）にスウェーデンのストックホルムで行われる予定です。これで日本人受賞者は6人となりました。誇らしいです。