化学の世界観です。
化学について言えることとして、化学と物理は両方勉強しなければ意味がないということが言えます。
言ってしまえば、機械工学は、「原理と仕組み」の部分と、「素材と方法」の部分に分かれます。どのように機械が動いているか、どんな物理法則を使って機械をどのように「発明」したか、という部分と、素材をどのように組み合わせたり加工したりして、どのような「方法」で機械を作るか、という部分です。
そして、前者の「原理と仕組み」が物理であるとすれば、後者の「方法と素材」が化学なのです。
言ってしまえば、ただ機械を作るだけであれば、原理と仕組みは分からなくても構いません。それは発明家だけが分かっていれば良いからです。確かに機械を改良する上で、原理は絶対に分かっておかなければならない専門知識ですが、工場で「マニュアル通りに作る」のであれば、素材をどのように加工し、部品をどのような手順で作り、それをどのようなマニュアルと道具によって工場で組み立てるか、ということが分かっておけば良いからです。
たとえば、自動車はエンジンやタイヤを作らなければいけませんが、原理的にはガソリンをエンジンやタービンで燃やし、その巨大なエネルギーをタイヤの回転力に変えなければいけません。ここでも、物理と化学の融和が見られます。物理的には熱力学と爆発力についての原理的な知識が言えますが、化学的にはガソリンの石油エネルギーやタイヤのゴムあるいはさまざまな金属や機械部品を組み合わせて作っているのです。
化学と物理は、両方勉強しなければ意味がありません。逆に、化学と物理を両方勉強すれば、工場についても、金や組織や工程といった「社会的役割と組織」だけではなく、「化学と物理による技術的な視点」も持つことができます。化学と物理が分かることで、工場の仕組みも業種のやっていることも分かります。また、生物学的なこと、特に食べ物の栄養素や解剖生理学・分子生物学的な医学の知識についても知ることができます。医学と工場が分かってしまえば何でも分かります。それが、化学の素敵な点です。
僕は、ゴムやカーボンを使うことで、頑丈で伸縮自在の化学素材を作れないかと思う。
たとえば、自動車に使うことで、ぶつかっても死傷者が出ないようにしたり、命綱の代わりにカーボンスーツのようなものに使うことができる。
（以下は放送大学「自然科学はじめの一歩 ('15)」を参考に執筆しました。）
原子は、原子核と電子によってできている。原子核は、正の電荷をもつ陽子と、電荷をもたない中性子からなる。この電子核のまわりを、負の電荷をもつ電子がまわっている。
周期表は、原子番号がそのまま電子の数、そして陽子の数となる。すなわち、「原子番号 = 陽子の数 = 電子の数」となる。しかしながら、電子は別の原子に移動することがある。これを「電荷を帯びる」と言い、電荷を帯びた原子のことを「イオン」と呼ぶ。
周期表は陽子の数がひとつ増えるごとに次のマスに移動するが、長方形ではなく凹の形をしている。これは元素の共通の性質の仲間（族）を表すためである。右端のヘリウム(2)に近い性質を示すのは、ネオン(10)、アルゴン(18)、クリプトン(36)、キセノン(54)、ラドン(86)のように、同じ族の元素となる。
またHやCなどの元素記号は、化学式に使う。たとえば、CO2（二酸化炭素）となる。イオンとなった時は、これに+と-をつけてH+（水素イオン）のように表す。
後日注記：周期表の縦の列（族）が同じ性質を示すのは偶然ではない。量子力学で考えた時（量子は粒子であると同時に波であると考えた時）の電子の入る軌道（電子軌道）における量子の数と性質によってきわめて規則的に決まっていることが分かっている。放送大学「自然科学はじめの一歩 ('15)」に簡単な概要が書かれているので参考にしてほしい。
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 H 水素 | 2 He ヘリウム | ||||||||||||||||
| 3 Li リチウム | 4 Be ベリリウム | 5 B ホウ酸 | 6 C 炭素 | 7 N 窒素 | 8 O 酸素 | 9 F フッ素 | 10 Ne ネオン | ||||||||||
| 11 Na ナトリウム | 12 Mg マグネシウム | 13 Al アルミニウム | 14 Si ケイ素 | 15 P リン | 16 S 硫黄 | 17 Cl 塩素 | 18 Ar アルゴン | ||||||||||
| 19 K カリウム | 20 Ca カルシウム | 21 Sc スカンジウム | 22 Ti チタン | 23 V バナジウム | 24 Cr クロム | 25 Mn マンガン | 26 Fe 鉄 | 27 Co コバルト | 28 Ni ニッケル | 29 Cu 銅 | 30 Zn 亜鉛 | 31 Ga ガリウム | 32 Ge ゲルマニウム | 33 As ヒ素 | 34 Se セレン | 35 Br 臭素 | 36 Kr クリプトン |
| 37 Rb ルビジウム | 38 Sr ストロンチウム | 39 Y イットリウム | 40 Zr ジルコニウム | 41 Nb ニオブ | 42 Mo モリブデン | 43 Tc テクネチウム | 44 Ru ルテニウム | 45 Rh ロジウム | 46 Pd パラジウム | 47 Ag 銀 | 48 Cd カドミウム | 49 In インジウム | 50 Sn スズ | 51 Sb アンチモン | 52 Te テルル | 53 I ヨウ素 | 54 Xe キセノン |
| 55 Cs セシウム | 56 Ba バリウム | ※１ | 72 Hf ハフニウム | 73 Ta タンタル | 74 W タングステン | 75 Re レニウム | 76 Os オスミウム | 77 Ir イリジウム | 78 Pt 白金 | 79 Au 金 | 80 Hg 水銀 | 81 Tl タリウム | 82 Pb 鉛 | 83 Bi ビスマス | 84 Po ポロニウム | 85 At アスタチン | 86 Rn ラドン |
| 87 Fr フランシウム | 88 Ra ラジウム | ※２ | 104 Rf ラザホージウム | 105 Db ドブニウム | 106 Sg シーホーギウム | 107 Bh ボーリウム | 108 Hs ハッシウム | 109 Mt マイトネリウム | 110 Ds ダームスタチウム | 111 Rg レントゲニウム | 112 Cn コペルニシウム | 113 Nh ニホニウム | 114 Fl フレロピウム | 115 Mc モスコビウム | 116 Lv リバモリウム | 117 Ts テネシン | 118 Og オガネソン |
| ランタノイド （※１） | 57 La ランタン | 58 Ce セリウム | 59 Pr プラセオジム | 60 Nd ネオジム | 61 Pm プロメチウム | 62 Sm サマニウム | 63 Eu ユウロピウム | 64 Gd ガドリニウム | 65 Tb テルビウム | 66 Dy ジスプロシウム | 67 Ho ホルミウム | 68 Er エルビウム | 69 Tm ツリウム | 70 Yb イッテルビウム | 71 Lu ルテチウム |
| アクチノイド （※２） | 89 Ac アクチニウム | 90 Th トリウム | 91 Pa プロトアクチニウム | 92 U ウラン | 93 Np ネプツニウム | 94 Pu プルトニウム | 95 Am アメリシウム | 96 Cm キュリウム | 97 Bk バークリウム | 98 Cf カリホルニウム | 99 Es アインスタイニウム | 100 Fm フェルミウム | 101 Md メンデレビウム | 102 No ノーベリウム | 103 Lr ローレンシウム |
（化学【5分でわかる】周期表の覚え方と族（縦）や周期（横）の見方 | ViCOLLA Magazine、げんそ博士の元素周期表 スペシャルサイト | 東京エレクトロン、【元素周期表】見やすい表で覚え方と元素を解説！ゴロ合わせも｜高校生向け受験応援メディア「受験のミカタ」を参考に執筆しました。）
縦の列を「族」、横の列を「周期」と呼ぶ。
濃い赤がアルカリ金属、橙色がアルカリ土類金属、濃いピンクがランタノイド、濃い紫がアクチノイド、薄いピンクが遷移元素、濃い灰色が卑金属、黄土色が半金属、緑と黄色が卑金属元素、青が希ガスとなる。
Wikipedia
（以下は放送大学「自然科学はじめの一歩 ('15)」を参考に執筆しました。）
これらの元素のうち、地球にあるとされるのは約90種類弱。ほとんど痕跡しか存在しない5種類を除くと、たったの約85種類で地球のあらゆる物質や生物の構成要素は形成されている。
生物学で言えば、タンパク質を構成するのは20種類のアミノ酸だけ。これだけで、ほとんど無限にあるかのように思えるタンパク質はできている。ヒトの細胞なら、22,000種類のタンパク質を20種類のアミノ酸から合成して作ることのできる細胞の設計図がある。この設計図がDNAで、ひとつひとつの細胞の中の「核」という物質の中に含まれている。
また、人体の主成分は、O60%、C20%、H10%と言われている。このうちOとHは主に水として含まれており、C（炭素）が人体そのものを形成している。CmH2nOnは炭水化物（糖質）の化学式である。
水素（H）は、宇宙においてもっとも多く存在する元素。元素番号が1であるように、陽子数も原子数も1つと単純かつシンプル。
地球においては水素と酸素（O）の結びついた水（H2O）がよく知られている。生物の中にも多く含まれている。
また、水素を核融合させると、2つの水素の原子核が融合してヘリウム（He）となる。この時質量が少し小さくなり、巨大なエネルギーが発生する。これが水爆（水素爆弾）であり、核分裂を起こす原爆（原子爆弾）よりもさらに大きなエネルギーを発生させられる。
地球やほかの太陽系の惑星に光エネルギーを送出している太陽は、水素が核融合することで巨大なエネルギーを発生させていると考えられている。
また、周期表の左下の方が電子を放ちたがっている元素で、周期表の右上の方が電子を受け取りたがっている元素となる。これを電気陰性度という。
左下の方の元素と右上側の方の元素が出会ってしまうと、電子が移動してイオンとなる。
たとえばナトリウムイオン（Na+）と塩化物イオン（Cl-）となり、これらが結晶となったものが塩化ナトリウム、すなわち食塩である。
このようにイオンから生まれたものを「塩」と呼ぶ。
また、周期表にはたくさんの元素があるように見えますが、ほとんどは金属です。1の水素を除く、13, 32, 51, 84までの階段状に分かれた左下の元素はすべて金属です。
そして、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルルの6元素は半金属と知られ、金属と非金属の両方の性質を持つ。
一番右側にある縦のグループは希ガスと呼ばれる。電子を欲しがらず、放つことも嫌がり、化学反応もしない（したがらない）気体のグループである。
水素と右上の元素を除く、多くの金属元素は電子を欲しがらず、化学結合した時はみんなで電子を出し合って結合する。放たれた電子は自由電子となって自由に動けるようになる。これを金属結合と呼ぶ。
逆に、右上の電子を欲しがる元素は、化学結合した時にみんなで電子を共有して結合する。これを共有結合と呼ぶ。電子は強く結ばれて動くことができなくなる。
詳しいことは、放送大学「自然科学はじめの一歩 ('15)」に記述されています。初心者向けの優しい講義なので、教科書を買って読んでみてください。放送授業もBSテレビ放送で無料で行われています。
2024.03.03編集
（以下は新課程 チャート式シリーズ 新化学1を参考に執筆しました。）
化合物には、大きく分けて有機化合物と無機化合物がある。
有機化合物は、炭素Cを含む有機的な化合物のことで、Cを含みながら少ない種類の元素（HやOなど）で構成される。有機化合物は、タンパク質、脂質、糖、核酸のように、生物の体の中などに多く含まれている（生物の体と結びつきが強い）。
これに対して無機化合物は、有機化合物以外の無機的な化合物のことで、あらゆるすべての種類の元素によって構成される。無機化合物は、宇宙のあらゆる場所に存在する。
有機化合物は種類がとても多く、2,000万以上の種類がある。これに比べて無機化合物は約20万ほどの種類と少ない。
また、有機化合物は無機化合物に比べて、燃焼しやすく、融点も低く、電解質でなく、水に溶けにくいという特徴がある。また有機化合物のほとんどは共有結合であるのに対し、無機化合物はイオン結合と共有結合の二種類がある。
2023.09.02-03
人間の細胞の性質は22,000種類のタンパク質で決まっている。このタンパク質は20種類のアミノ酸からできており、アミノ酸の並び方によってタンパク質の種類が決まる。この並び方はとても長いが、この並び方はそれぞれの決まった形に折りたたまれる。
（放送大学「自然科学はじめの一歩 ('15)」を参考に執筆しました。）
2023.11.28-29
2023.12.27編集
pH（ぺーはー）は水素イオン指数。酸性と塩基性の強さを測るために使う。
酸（酸性）とは水素イオンH+のことであり、塩基（アルカリ性）とは水酸化物イオンOH-のことである。
水素イオン濃度[H+]で酸性・塩基性の強さを表すのに対して、[H+]=10-xmol/lの時、pH=xとなる。
[H+]はとても小さな数値になるため、10の指数を使って10-xで表す。また、pHはこれを分かりやすくするために10の指数部分だけを取り出して符号を逆にする。
mol（モル）は物質量を表す単位で、1モルは6.0×1023個の粒子量となる（6.0×1023はアボガドロ数と呼ばれる）。また、モル濃度は1lの液体の中に何モルの物質が溶け出しているかを表す濃度で、mol/lで表される。
pHは7が中性で、6, 5, 4, 3, ...と下がっていくと酸性になり、8, 9, 10, 11, ...と上がっていくとアルカリ性（塩基性）になる。また、リトマス試験紙が赤になると酸性、青になるとアルカリ性（塩基性）となる。
（「基礎からのシグマベスト 高校 これでわかる化学I（文英堂, 2007年発行版）」を参考に執筆しました。）
2023.09.02-03
物質が酸化物になること（酸素との化合）を酸化と呼び、酸素を失って元に戻ることを還元という。
また、物質が水素を失うことが酸化、水素と化合することが還元であるとも言うことができる。
あるいは、原子が電子を失う変化と得る変化を、酸化・還元とも呼べる。
あるいは、酸素数の増加と減少を、酸化・還元と定義することもできる。
（「基礎からのシグマベスト 高校 これでわかる化学I（文英堂, 2007年発行版）」を参考に執筆しました。）
2023.09.02
触媒はそれ自体は化学変化しないが、別の物質の化学変化を助けるような性質を持つもののこと。
（新課程 チャート式シリーズ 新化学1を参考に執筆しました。）
2023.09.02
僕は化学や工学に詳しくはないため、アルミニウムを作るとして、どのように作ればいいか知りませんでした。
ですが、アルミニウムは元素であり、ほかと化合して作るわけではなく、たとえば鉱物や岩石のようなものから、アルミニウムだけを取り出すようなことを行います。
そこで僕が考えるに、「熱を加えて液体にした上で沈殿させてやれば、重力によって上のほうから軽い順に並んでくれるのではないか」と思いました。
ですが、父親が言うには、同じようなことをやるようです。
アルミニウムだけではありませんが、たとえば岩石を粉々に砕いた上で、それを水にまぜて沈殿させれば、上から下まで軽い順に並んでくれます。
あるいは、気体にする方法や、その通り液体にする方法もあるようです。
2023.09.20
衣類も参照のこと。
量子力学も参照のこと。
僕は、物質にも原子構造があるように、空間にも原子構造があるのではないかと思います。
たとえば、宇宙はとても広いです。とても広いため、宇宙空間すべてを見て、その結果を考えることは現実的にできません。
たとえば、わたしたちは、地球における物理現象が、宇宙のどこでも同じように成り立つと考えています。
ですが、実際のところ、物理現象や物理法則が、どの宇宙空間でも同じように成り立つと、本当にそう言えるでしょうか。
たとえば、地球には有機物による生物が居ますが、ほかの星には居るように見えません。
「どこからどこまでを法則と言い、どこからどこまでを関係性と言うのか」という問題は確かにありますが、宇宙の物理現象が、宇宙のどこであっても同じように一様に成り立つという保証はないのです。
もし、宇宙において、別の空間では別の法則が成り立つとしても、あるいはそうでないとしても、物理法則がどこに宿っているか、ということを考えたことはあるでしょうか。
たとえば、導線では電気が流れます。この電気が流れるということは、わたしたちは当たり前のように、宇宙のどこであっても、どの導体（銅や金などの電気を通す金属）であっても、同じように成り立つ「絶対的な物理法則」だと思っています。
ですが、この物理法則は、何の理由で、どの導線であってもどの空間であっても、同じ物理現象が発生するのでしょうか。
ここで、「物理現象がそのものに宿る」と考えるのは、アリストテレスの自然学、すなわち「形相」の考え方に近いと思います。アリストテレスは、プラトンが宇宙には嘘の世界に対して真実の「イデア」の世界があるといったのを、「形相」という言葉に修正して、「物質自体、物質の中にイデアである形相は宿る」と考えました。
そして、これは遺伝子の考え方で言えば大当たりでした。人間や生物の中に、DNAと呼ばれる形相が見つかったからです。
では、導体、たとえば銅や金などで電気が流れるのは、「導体の中に電気を通すという物理法則が宿っている」と考えられます。
ですが、導体はひとつではありません。どんな導体であっても、たとえばどんな銅であっても、どんな金であっても、同じように電気は流れます。これは、化学的に見た場合、むしろ「電子と陽子という原子構造に物理法則が存在している」と考えるのが、今の科学では妥当かもしれません。
原子構造自体に物理法則があるから、物理法則である電子の移動すなわち電流現象が、どの導体であっても成り立つと考えるのが、アリストテレス的でしょう。
ですが、もし、空間によって物理法則が成立するということがあれば、もしかしたら、宇宙そのもの、すなわち、「空間」に物理法則があると考えると、これはもっと近代物理に近いでしょう。
すなわち、空間に物理法則があるから、同じ空間では同じ物理法則に基づいて物理現象が起きるのです。
ですが、もし、空間ごとに物理法則が違ったとしたらどうでしょうか。そもそも、空間とはなんなのでしょうか。実際に見えている、空間の「三次元的な広がり」だけでは、「空間には物理法則が宿る」ということを説明できません。空間には、宇宙の物理法則を成り立たせるような、なんらかの「裏の宇宙」が存在するのでしょうか。
わたしは、ここで、「空間にも原子構造があるのではないか」ということを提唱します。科学的に、物理法則が原子構造に宿るのであれば、あるいは空間に宿るのであれば、空間をきちんと観察すれば、空間にも、なんらかの裏の構造、すなわち「空間原子構造」があると考えるのが妥当ではありませんか。
そして、この空間原子構造は、もしかしたら、人間が簡単に組み替えたり、再構築したりすることが可能かもしれません。この結果、眠る時に見える夢の世界が成り立ちます。すなわち、「物理法則を自由に変えられる世界」です。そう、ドラえもんの秘密道具である「もしもボックス」などは、本当に未来デパートの技術ならば可能かもしれないのです。
おそらく、眠っている時に見える夢の世界は、22世紀の「物理法則がなんでも変えられる世界」を見ています。そうでなければ、あのようなとても賢い世界が自分の虫や獣と同程度の小さな頭の想像力によって作り出されるはずがありません。シナリオが完成されているのは、おそらくなんらかのテーマパークの中でのみ、物理現象を変えることが許されているのでしょう。今の21世紀の人間でも分かるような、「文化的なシミュレーション」がなされているため、わたしが夢を見る時は、わたしの人生に基づく「記憶」を上手く使って、まるでマトリックスのように、しかしながら仮想空間ではなく現実の宇宙法則を作り変えた世界が、夢の世界では見えているのだと思います。
ですが、この「空間原子構造」を発見すると、世界は大変なことになるかもしれません。なんでもかんでも可能になってしまった世界は、おそらく「みんなの共同空間」という、地球という惑星の最低限の生存条件すら、破壊してしまうことでしょう。
2022-04-07も参照のこと。
物理学者が考えていることに、「マイナスの重力」とか「反物質」ということがあります。
すべての力に、プラスとマイナスがあるとしたら、重力にも、プラスとマイナスがあるはずです。
電流は、電子の自由な移動であり、プラスの電力と、マイナスの電力があります。
これに対して、物質のプラスとマイナスとはなんでしょうか。
それは、「ある」と「ない」です。
よって、「ない」から「ある」を作り出したり、「ある」から「ない」を作り出したりすることができたら、反物質は作ることができるかもしれません。
また、電流とは、自由になった電子の変化です。
これと同じような、反物質的な変化とは、陽子すなわち原子核の変化であると考えられます。
そして、原子核の変化とは、まさに核分裂や核融合です。
なので、僕は、反物質は核分裂だと思います。核分裂が自由にできるようになれば、反物質的な作用は得られるだろうと思います。
2023.01.15
僕の発見した、「ものではなく空間にも原子構造がある」とする空間原子論により、空間原子を操作することで、物理的な空間の法則が変えられるようになります。
これにより、さまざまなことが、まるで魔法のように可能になります。
この魔法のことを「空間魔法」と呼びます。
未来においては、空間原子論による空間魔法を使うことで、テレポーテーションやワープが可能となり、物理空間の法則を変えることで、まるでドラえもんの秘密道具のようなことがなんでも可能になります。
未来においては、「空間には百千万の法がある」と言われます。その通り、空間の法則はものすごく多種多様で、法則を書き換えることで宇宙におけるありとあらゆることができるようになります。
未来において、ミサイルや核兵器のような兵器を超越した、新しい兵器として「空間魔法」が使われるようになります。人類は陸軍、海軍、空軍、宇宙軍、サイバー軍に加えて「魔法軍」を配備するようになります。
そして、ひとりの日本人の少年が、「究極魔法」と呼ばれる超越的な魔法を作ります。彼の名はシンヤです。シンヤは、宇宙における「最強のブラックホール」を作ることに成功します。
シンヤは、悪魔の帝国デビロンにおける、悪魔の皇帝デーモン・エンペラーのグレインを倒すために、そのような究極魔法をたったひとりで作り出しました。グレインは、未来においてコミュニケーションの破綻した世界（言葉や文字によるコミュニケーションそのものが成立しないぐらい完全に狂った、高度な新しいネットワーク通信による異常なIT社会）をひとりで支配する「有史最大の悪魔」であり、悪魔の帝国デビロンはシンヤが所属する神の帝国バビロンの敵対国です。
ですが、この「最強のブラックホール」によって、「宇宙消滅」の危機が訪れます。
すなわち、最強のブラックホールに宇宙空間のすべてが飲み込めれてしまい、放っておくと宇宙が消滅してしまうのです。
ですが、同じく日本人の少女であるマドカが、この問題を解決します。マドカは、究極魔法の対になる魔法として、「質量大崩壊」を起こします。ブラックホールがいくら力を持っていても、それは質量が巨大であるにすぎず、質量を失ったブラックホールはただの空間の傷にすぎません。マドカはブラックホールが空間を飲み込むよりも速くブラックホールの質量をマイナス方向に拡大させること、すなわち「質量大崩壊」によって宇宙消滅の危機を防ぎ、宇宙を守ります。
このように、未来において、空間魔法と呼ばれる一種の「魔法」が生まれます。空間魔法を使うには、それなりの訓練と修行が必要ですが、誰であっても使うことができます。訓練と修行をしなくても、ドラえもんの秘密道具のように、機械を使うことで空間魔法を間接的に使うこともできるようになるでしょう。
2023-07-24、2023-07-25も参照のこと。
2023.08.04
Wikipedia
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