希ガス:不活性な発見から多用途な応用へ

Edited by: Vera Mo

元素を発見したと誇れる科学者はほんの一握りです。その中でも、スコットランドの化学者ウィリアム・ラムゼーは際立っています。彼は1つの元素だけでなく、周期表に希ガスというグループ全体を追加しました。この功績により、彼は1904年にノーベル賞を受賞しました。

ラムゼーは1894年にアルゴンを発見した際、希ガスに出会いました。アルゴンは無色、無臭、そしてほとんど反応しないガスです。地球上で最も豊富な希ガスであり、地球の地殻とマントルにあるカリウム40の放射性崩壊によって形成されます。

興味深いことに、私たちが呼吸する空気の1%はアルゴンですが、19世紀後半に発見されたばかりです。それ以前の1785年に、イギリスの科学者ヘンリー・キャベンディッシュがその存在の最初の兆候に気づきました。キャベンディッシュは、空気の組成を研究している際に、空気サンプルから既知のガスをすべて除去した後、未知のガスの小さな泡が残っているのを発見しました。

1世紀以上後、ラムゼーとレイリー卿は同様の問題に取り組みました。レイリーは、大気中の窒素は、化学化合物からの窒素よりも密度が高いことを発見しました。彼らは、大気中の窒素に別のガスが含まれているのではないかと疑いました。1894年、彼らは大気中の窒素を熱いマグネシウムの上を繰り返し通過させることによってこのガスを分離し、窒素が結合して窒化マグネシウムとして沈殿しました。

ラムゼーとレイリーの1895年の出版物には、新しいガスをさまざまな物質と反応させようとする彼らの徹底的な試みが詳細に記述されています。酸素や水素から、赤熱のリンや硝酸カリウムまで、ガスは反応しませんでした。彼らはそれを、ギリシャ語の「argos」(不活性または怠惰を意味する)からアルゴンと名付けました。

その後すぐに、ラムゼーはヘリウムも他の物質とほとんど反応しないことを発見しました。これにより、彼はメンデレーエフの周期表に希ガスグループを追加することになりました。彼はすぐにネオン、クリプトン、キセノン、そして後にラドンをグループに追加しました。しばらくの間、一部の化学者はこれらの希ガスは完全に反応しないと考えていました。

しかし、1960年代に、科学者たちは希ガスとのいくつかの化学化合物を生成することに成功しました。アルゴンはより長く抵抗しました。最初のアルゴン化合物であるフッ化水素化アルゴンは、2000年に-265°C、紫外線照射下でのみ作成されました。化学的に「怠惰」であるにもかかわらず、アルゴンには多くの用途があります。

アルゴンで満たされた二重窓は、熱伝導率が低いため、より優れた断熱性を提供します。また、ダイビングスーツを膨らませるためにも使用されます。古い文書は、非反応性のアルゴンガスに保管することで酸化から保護されます。アルゴン充填の白熱灯は、フィラメントの焼損を防ぎます。

ネオンと同様に、アルゴンは電流が流れると明るい光を放出します。純粋なアルゴンは紫色に光り、水銀と一緒だと青色に光ります。青緑色のアルゴンレーザーは、眼科および癌治療で使用されます。「怠惰な」希ガスは、さまざまな方法で活用されています。

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