第1章におい物質を知る1-1 においは分子、分子という概念
地球上に存在する物質は、すべて化学物質で成り立っている。土壌、植物、動物、食料、空気、水などはもちろんのこと、人体もしかり、髪の毛から足のつま先まですべてが化学物質であり、分子で構成されている。これらの分子も、「元素」という物質の最小単位の組合せである。
におい物質も紛れもない化学物質（分子）であり、大多数は有機化合物に属し、一部は無機化合物に分類される。代表的な「無機系におい物質」としては、アンモニア、硫化水素、二酸化イオウ（亜硫酸ガス）、青酸ガスなどがあげられる。
元素と原子におい分子を構成している元素は、表 1-1 の白抜き文字部分である周期律表の非金属元素群に属しており、代表的元素は水素（H）、炭素（C）、窒素（N）、酸素（O）、イオウ（S）、リン（P）、ハロゲン（F、Cl、Br、I）などである。これらの元素群が種々の化学結合をつくることで、におい分子ができあがる。
元素と原子について、表 1-1 の周期律表から数種類の元素を選択した
表 1-1

周期律表

1 族 2 族 3 族 4 族 5 族 6 族 7 族 8 族 9 族 10 族 11 族 12 族 13 族 14 族 15 族 16 族 17 族 18 族
1 周期H

2 周期He

Li

Be

B

C

NO

F

Ne

3 周期 Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

5 周期 Rb

Sr

Y

Zr

Nb Mo

Tc

Ru

Rh

Pb

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

6 周期 Cs

Ba

L

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

A

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

CnNhFlMcLvTsOg

4 周期

7 周期

（注）Ｌ：ランタノイド（15 物質）、Ａ：アクチノイド（15 物質）

2

第1章

表 1-2

におい物質を知る

元素と原子の表示例

原子番号181617113

元素記号HOSClNh

元素名

水素

酸素

イオウ

塩素

ニホニウム

（注）原子番号 113：日本で初めて新しい元素の合成に成功した。理化学研究所が合成した 113 番目の元素であり、2015 年 12 月に IUPAC（国際純正・応用化学連合）に認定され命名権を与えられ、2016 年 11 月に「ニホニウム」という名前に決定された。ニホニウムは 83 番元素ビスマス（Bi）と 30 番元素亜鉛（Zn）から合成された。

ものを表 1-2 に示す。元素は、記号であり名前である（元素記号、元素名として使う）。原子は、化学的・物理的な性質を伴うものであり、原子には同位体が存在する。例えば、原子番号 1 の水素（H）には、質量数 1 の水素（軽水素ともいう）、質量数 2 の重水素、質量数 3 の三重水素など 3 種類の同位体が存在する。
「におう」＝「におい分子が存在する」
不純物を含まない水（H2O）は、におわない。不純物を含まない空気（酸素：O2、窒素：N2）も、におわない。木々草花や食べ物は、におう。
私たちを取り囲む環境中には、計り知れない数のにおい物質が存在する。
「におう」ということは、私たちが呼吸をする空気の中に、におい分子が存在しているということである。逆に「におわない」ということは、におい分子が存在しないことなのだろうか。それらのことを探るために、まず物質の濃度について考えてみる。

1-2 におい物質濃度の単位
通常、物質の三態（固体、液体、気体）の濃度は百分率（％）で表示される。すなわち、重量％（wt％）もしくは容量％（vol％）のいずれ3

かの表示が使用される。化学の分野ではモル％（mol％）という濃度表
示法が広く使われている。
こ こ で は、 モ ル、 分 子 量（ 重 さ：g（グ ラ ム ））、 体 積（L（リ ッ トル））、分子数（個）の関係についてふれる。
1 モル中の分子の数1 モルとは、化学物質の分子量にグラム（g）を付けたものである。
例えば、水（H2O）の分子量は 18 であるため、1 モルは 18g（液体）となる。1 モルの中に存在する分子の数は、アボガドロ定数と呼ばれ、その数は、6.02×1023 個と表記される。すなわち、水 18g 中には、H2O 分子が 6.02×1023 個存在する。
表 1-3- ①に示した SI 接頭辞（接頭語ともいう、小数点以上）からがい1023 は千垓に相当することがわかる。固体、液体、気体など、それぞれの物質 1 モル中には必ず 6.02×1023 個の分子が存在する。また、気体の場合だけ、1 モルが 22.4 L に相当し、その中にも 6.02×1023 個の分子が存在する。
表 1-3-①10n接頭辞

漢数字表記

100なし

一1101デカ十10102

ヘクト

百100103キロ

千1,000106メガ

百万1,000,000

109ギガ

十億

1,000,000,000

1012テラ

一兆1,000,000,000,000

1015ペタ千兆1,000,000,000,000,000

1018

エクサ

百京

1,000,000,000,000,000,0001021
104

SI 接頭辞（小数点以上）

24

ゼタ
ヨタ

がい

十垓
し一秭

十進数表記

1,000,000,000,000,000,000,0001,000,000,000,000,000,000,000,000

第1章におい物質を知る

気体中に含まれるにおい物質の量
表 1-3- ②に、SI 接頭辞（小数点以下）を示す。においの分野では、気体中に含まれるにおい物質の量を ppm（百万分の一）、ppb（十億分の一）、ppt（一兆分の一）という割合の単位で表現する。
ppmなどは日常生活において使われる単位でないため、イメージしにくい と 思 わ れ る が、1 ppmと は、1 辺 が 1 m の 立 方 体（ 体 積 は1 m3＝1,000,000 cm3）の中に、1 辺が 1 cm のサイコロ大の立方体（体積は1 cm3）が 1 個存在している状態である。同じ割合の単位である1 ％が 100 分の1に相当するように、1 ppmは1,000,000 分の1に相当すると考えればよい。
また、割合である ppm は、次の気体の換算式を用いると、物質量である単位体積あたりの質量（mg/m3）に換算できる。
〈ppm と mg/m3 の換算式〉
mg/m3＝ppm×M273
p××
22.4
273+t 101.3（1-1 式）

M：分子量、t：温度（℃）、p：気圧（kPa）
表 1-3-②SI 接頭辞（小数点以下）

10n接頭辞

漢数字表記

010なし

一110-1

デシ

十分の一0.1

10-2

センチ

百分の一0.01

10ミリ

千分の一0.001

10マイクロ

百万分の一0.000001-910ナノ十億分の一0.000000001

10-12ピコ

一兆分の一0.000000000001

10-15

フェムト

千兆分の一0.000000000000001

10-18

アト

百京分の一0.000000000000000001

10-21

ゼプト

十垓分の一0.000000000000000000001

10-24

ヨクト

一秭分の一0.000000000000000000000001

-3-6

十進数表記

⇒ ％に相当⇒ ppm に相当
⇒ ppb に相当
⇒ ppt に相当

5

例として、10 ppm のアンモニアガス 1 m3 中のアンモニア分子数を求め、さらに一呼吸するときに鼻腔中を通過するアンモニア分子数を計算で求める。
ppm と mg/m3 の換算式から、27℃のときに、アンモニア 10 ppm は6.906 mg/m3（6.906×10−3 g/m3） に 相 当 す る。 ア ン モ ニ ア の 分 子 量（NH3：17）で割ると、0.406×10−3 mol/m3 となり、これにアボガドロ定数（6.02×1023）を掛けると、1 m3 中に 2.45×1020 個のアンモニア分子が存在することになる。通常、ヒトの一呼吸での吸入空気は約 500 mLといわれている。したがって、一呼吸で鼻腔中を通過するアンモニア分子 数 は、2.45×1020×500/1,000,000＝1.23×1017 個 と 計 算 で き る（た だし、一呼吸するときに、これらの分子がすべて、におい受容体にキャッチされるわけではない。第 2 章参照）。
におうとにおわないを分子数で考える
次に、「におう（有臭）」と「におわない（無臭）」の現象を分子数で考える。前述の計算法を参考にして、アンモニア、トリメチルアミン（TMA）、硫化水素、トルエン、イソ吉草酸、ジェオスミンの検知閾値 1）

表 1-4

検知閾値から閾値分子数の算出

物質名

分子式 / 分子量検知閾値
（ppm）

g/m3

モル数

閾値
分子数

アンモニア

NH3 / 17

1.51.036 × 10-3

6.09 × 10-5

3.67 × 1019

TMA（CH3）3N / 59

3.2 × 10-5

7.683 × 10-8

1.30 × 10-9

7.84 × 1014

硫化水素

H2S / 34

4.1 × 10-4

5.680 × 10-7

1.67 × 10-8

1.01 × 1016

トルエン

C7H8 / 920.33

1.235 × 10-3

1.34 × 10-5

8.08 × 1018

イソ吉草酸

C5H10O2 / 102

7.8 × 10-5

3.235 × 10-73.17 × 10-9

1.91 × 1015

ジェオスミン

C12H22O / 182

6.5 × 10-6

4.806 × 10-8 2.64 × 10-10 1.59 × 1014

（注）検知閾値：におい物質の存在がわかる最低濃度、永田らによる測定値 1）
閾値分子数：物質の存在がわかる最低限の物質量6