Meera Senthilingam
今週は、架空の悪役と戦時中の飛行機についてです。 この2つをつなぐ化合物について、Lars Öhrströmが解説します。
Lars Öhrström
人気フィクションの悪役は、しばしば不明瞭な名前の不吉な組織に属していますが、その中でも特に謎めいているのがデンマークのクリオライト社で、ピーター・ホーエグの1992年のベストセラー小説「スミラ嬢の雪の感情」に登場するものです。
しかし、Høeg の主人公 Smilla Jaspersen に加えて、ノンフィクションのヒーローたちも、式 Na3AlF6 の氷晶石という非常にリアルで重要な化学物質に関係しているのです。 例えば、1943年にスウェーデン南西部の沼地に、ガソリンが漏れながらフレークヒットしたフライング・フォートレスを着陸させたヴァーノン・ジョーンズや、1940年に北西航路を航海中のセント・ロックの艦長ヘンリー・ラーセン（その本当の目的は50年後まで明らかにされなかった）などがそうです。
孤立した氷晶石標本
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六フッ化アルミニウム酸ナトリウムとしても知られる氷晶石は、アルミニウム3+陽イオンが6個のフッ化物F-陰イオンと結合してAlF63-のような八面体を形成し、その電荷バランスをとるために小さいナトリウム+イオンからなるキューブ状の結晶を作る無色化合物である。
おそらく皆さんは、氷晶石の重要性がアルミニウムに関連していること、そして第二次世界大戦の関連性が飛行機製造に関係していることを正しく推測されたことでしょう。 しかし、氷晶石がアルミニウムの重要な供給源であると考えるなら、もう一度考えてみてください。 氷晶石のアルミニウム含有量は、ボーキサイトの約50パーセントと比較して、わずか13パーセントであり、工業生産が19世紀後半に始まって以来、アルミニウムの主要な供給源となっています。 アルミニウム含有量が低いことに加え、氷晶石は非常に珍しく、おそらく地球上で唯一、絶滅するまで採掘された鉱物である
一方、ボーキサイトは比較的ありふれたものだが、工業規模で鉱物から金属を引き出すのは厄介なことが判明した。 Al3+イオンを中性にして金属にするには、3個の電子を加える必要があり、その方法は、イオンの溶液に電流を流すこと、いわゆる電気分解であることは早くから認識されていたが、これが実現するまでには約50年の実験が必要であった。
問題は、アルミニウムを水の中で電気分解できないことです。電子がH+イオンと結合して、水素ガスを発生させてしまうからです。 酸化アルミニウムを直接溶かすことでこの問題を回避しようとすると、融点が2072℃と非常に高く、法外に高価であることが判明した。 そこで登場したのが氷晶石である。 1886年、米国オハイオ州のチャールズ・ホールとフランスのノルマンディー地方のポール・エローの両氏は、融点が1012℃と低い氷晶石が酸化アルミニウムを容易に溶かすことを発見した。
氷晶石という名前は、ギリシャ語の「cryo」と「lithos」に由来し、極地の英雄ヘンリー・ラーセンがこの物語で果たした役割に行き着くことになる。 1930年代からアルミニウムが航空機の主要材料になり始め、1940年にドイツにデンマークが占領されると、イギリスとその同盟国は神経質になった。氷晶石は地球上でたった一ヶ所、グリーンランド南部のイヴィトゥー鉱山で発見されたからである。 北西航路の旅を装って、氷に覆われたグリーンランド海域を航行できる唯一のカナダ政府船、セントロック号が、王立カナダ騎馬警察のヘンリー・ラーセンの指揮のもと、ドイツの侵攻の恐れがあるとして、バンクーバーから状況調査のために出航したのです。
グリーンランドIvigtutの氷晶石鉱山（1940）
米国の参戦によりグリーンランドは一時米国の保護領となり、氷晶石の問題は解決しIvittuu鉱山の生産は大幅に増大しました。 Peter H?egの小説で示唆されているように、本当にドイツが氷晶石鉱山を占領する計画があったのかどうかは分かりませんが、記録に残るナチスのグリーンランドへの挑戦は、17人のささやかな侵攻部隊で気象観測所を設立しようとしたもので、すぐにデンマークのハウンド・スレッジ・パトロールに発見されました。
その代わり、ドイツ側はノルウェー南部のハーヤのアルミニウム工場横に人工氷晶石の生産工場を設置したのでした。 このプロセスは当時としてはかなり新しいものであったが、ノルディッシュ・アルミニウムは爆撃の標的となり、本格的な生産が行われることはなかった。 工場が破壊されただけでなく、1943年7月24日の朝に派遣された180機のB17のうち、失われたのはたった1機でした。 しかし、損傷したジョージア・レベル機の巧みな航行と操縦により、1番機ジョーンズとその乗組員は中立地帯に無事着陸した。
イヴィトゥー鉱山は1987年に枯渇し、現在ではアルミニウムの生産に合成氷晶石だけが使用されています。
不思議なのは、もしこの鉱山と希少な鉱物が発見されていなかったら、化学者はとにかくそれを準備し、ホール・エロープロセスを考案するほど賢かっただろうか、あるいはナポルの時代のように、フランスの公式晩餐会でまだアルミ皿とカトラリーがあっただろうか、ということである。
Meera Senthilingam
天然か合成かにかかわらず、この化合物の冷たい石は、戦争中および現在に至るまで確かに有用であることが証明されました。 それは、スウェーデンのChalmers tekniska h?gskolaのLars Öhrströmの言葉でした。 さて、次週は諸刃の剣ともいえる化合物です。
Brian Clegg
硝酸の用途といえば爆発物ですが、その化合物のひとつ、ニトロセルロースは、1950年頃まで映画の撮影に使われるフィルムストックの製造に使われ、もっと建設的に使われていたのです。 このような古いフィルムは、可塑化された化合物が簡単に燃え上がるので、非常に慎重に扱わなければなりません。
Meera Senthilingam
そして、これらの炎を引き起こす化学について、次週の Chemistry in its element で Brian Clegg とともに学んでください。 それまでは、ご清聴ありがとうございました。 ミーラ・センティリンガム
でした。