2. 元素の名前
漢字の特徴
日本人は 70 の音を組み合わせた約 400000 語の言葉に対してそれぞれ共通に理解した意味を持たせて日常生活で互いに情報を伝達し交換し合っています。ある人が声帯の振動により時々刻々空気を 70 通りの波形で振動させて発声しますと、この空気の振動が他の人の鼓膜を同じように時々刻々振動させて声が認識されます。大声で発声すれば音の大きな振動波は少しずつ拡散し減衰して遠くまで伝わりますから多くの人の鼓膜を振動させますが、囁くような声では遠くまで伝わりませんから内緒話になります。この音の変化は
時々刻々変化する空気の振動の波形の変化ですから、瞬時に消えてほとんど残りません。
70 通りの波形の空気の振動は伝達されると同時に消滅してしまいますから、それらの空気振動が持つ情報は相手の記憶としてしか残りません。
伝言ゲームはある文章を内緒話で次々に言伝てゆく遊びで昔からパーティーなどでしばしば楽しまれてきました。例えば、「右隣の C さんのお姉さんがお向かいの K さんの友
達の息子さんとお見合いをした」という文章を伝言ゲームで 10 人ほど言伝てますと、「お向かいの C さんの息子さんがあの A さんと喧嘩した」のような内容になってしまう変化を楽しみます。この場合声による情報が伝達されると同時に消滅してしまい、受信した情報の記憶が次から次へと伝えられますから、伝言が繰り返されるたびに受信と記憶の不確かさが相乗効果を示して思いもよらない内容に変化するものと思われます。人類が生活してゆく上で必要な情報を伝言ゲームのように親から子や孫へ代々伝えてゆく場合には、記憶している時間が長くなりますから記憶の風化が起こり易く、言い伝えの内容は変化してしまいます。遊びの伝言ゲームの場合には誤った内容の情報が伝達されても問題になりませんが、人類が生活してゆく上で必要な情報の場合には誤った情報では全く役に立ちません。
大きな民族を統治し支配した歴史的な偉人の業績を後世に語り継ぎたいとの思いから、偉人の後継者はその内容や情報を絵に描いて残しました。代表的な世界文化遺産のアンコールワットはカンボジアの森の中に残こるクメール王朝のヒンドゥー教寺院ですが、その壮大な建物の壁面には王朝の威勢を誇示するように象を先頭に強力な軍隊の多くの兵士が行進する壁画が刻まれています。このアンコールワットは粘土を接着剤として石材を積み上げた構造の建造物ですが、この石材の砂岩は比較的細工のし易い性質を持っていますから、図 2-1 に示すような精巧で緻密な彫刻が残されたものと思われます。
このように絵や彫刻は詳細な説明や約束事もなく直感的に情報を後世に残すことがで

図 2-1 アンコールワットの壁画

きますが、多くの情報を残すためには多大な経済的負担と高い技術が必要になります。
長い鼻を持つ四つ足の動物を描けば象と想像できますし、多くの槍を持つ人を描けば軍隊を連想しますから、簡略化した線描きの絵でも図 2-1 の内容を残せます。その民族が用いている言葉に対応したこのような絵文字は象形文字と呼ばれ、原始的な文字と考えられています。最も表意文字として完成されている漢字について考えるとき、象形文字が抽象化され簡略化されて表意文字の漢字に進化したことが見られます。例えば、簡易型の電子計算機には太陽を表す☀のような絵文字が用意されていますが、このような絵文字が中心の黒い二重丸に簡略化され、さらに日という漢字に抽象化されたと云われています。このようにして日や月や鳥や獣や水などの日常生活に密接に関わる基本的な言葉に対応する
表意文字が作られましたが、日常生活で互いに情報を伝達し交換し合うときに必要な最小限の日本語の言葉が約 60000 語ですから、絵文字あるいは象形文字を簡略化するだけではすべての言葉を表すことができません。
日本の国内には約 700 種の樹木が自生していると推定されており個々に名前がついていますが、これらの中には非常に類似した特徴を持っているものも含まれています。そのためこれらの樹木の特徴を持つ絵文字の抽象化と簡略化により名前に対応する表意文字を作ることは容易ではないと思われます。この問題を系統的に解決するために偏と呼ばれる基本的な言葉を表す表意文字と、旁と呼ばれる言葉を構成している音を示す表意文字あるいは性質を示す表意文字との合体で新しい文字を合成したと思われます。例えば、橙や蜜
柑や柚はいずれも秋に酸味の強い黄色の果物を付ける柑橘類に属する果樹で、木の大きさや枝ぶりや花の形や開花期などの特徴がよく似ていますから、明らかに識別できるような絵文字を描くことはできません。漢字の完成された当時の橙と蜜柑と柚はそれぞれトウとカンとユウと呼ばれ、同じ音を持つ登と甘と由の文字を旁として、樹木を意味する木偏と組み合わせ合成したと思われます 。そのために、登という音の漢字には橙のほかに、鄧や鐙や燈や磴などの例からも明らかなように多くの同音異語が存在します。このようにして2000 年以上の昔に日常生活の情報交換や記録に用いられる多くの漢字が偏と旁を組み合わせた表意文字として作られました。その後、清の康熙帝の命により康煕字典が木偏や金偏など 214 部首に分けて 47035 字の収録された漢字辞典として 1716 年に纏められました。
代表的な表意文字の漢字の特徴から、表意文字の特徴を考えてみましょう。漢字は個々の文字がそれぞれ固有の音と意味を持っていますから、その漢字を見るだけで音と意
味を同時に理解することができ、限られた文字数で大量の情報を迅速に伝達することができます。しかし、最も基本的な約 5000 字の文字を記憶しなければ日常生活に必要な情報の交換ができませんから、これらの漢字を記憶することが初等教育の段階においてかなりの負担になります。漢字は基本的な性質や動きを示す偏とその音や性質を補助する旁で構成されていますから、記憶にない文字に出会った場合でも偏からおおよその性質を推量できますし、多くの場合に旁から発音することができ話し言葉と結び付きます。
しかし、日本の国内だけでも約 700 種の樹木が自生していると推定され、その種類に対応する多く名前が個々に付いていますから、必然的に相当する木偏を持つ漢字が必要になります。木肌の赤い赤松や黒い黒松や葉が 5 本の束になった五葉松や冬期に落葉する落
葉松などその種の特徴を表す形容詞を付けて個々の種類の名前に対応した文字が用意されていますが、マツやスギやヒノキなどの代表的な樹木にはそれぞれ松や杉や檜のような木偏の文字が用意されています。このような代表的な樹木に対して、手元にある漢字辞典の
木偏の部に約 120 文字が収録されていますが、それぞれ旁の異なるものですからそれらを区別するためには旁がかなり複雑になり画数が多くなります。このような傾向は草冠や虫偏や獣偏や病垂ばかりでなく多くの部首に共通しています。
しかも、文明の発展と国際的な交流により新しい物事や現象が認識されるに連れて、新しい文字を作ることが必要になります。現代の中国で必要とされる文字の数は康煕字典の編纂された当時の 47000 字をはるかに上回っていると見積もることができ、新しく増加した文字を従来の文字とそれぞれを区別するためには新しい旁を組み込まねばならず、ますます旁が複雑になり画数が多くなります。画数の多い漢字は記憶することが困難なばかりでなく、肉筆で書く場合に長時間を要します。その上、細字で画数の多い漢字を記しますと明瞭な識別が困難で文字を大きくすることが必要になりますが、活字印刷や電子機器による表記では 1 文字当たりの面積が限られていますから識別が難しく誤解を生じます。
鹿や龍という画数の多い複雑な漢字を含む名前を書くために時間を取られますから、時間の限られた試験には大いに不利になると著者の長男は常に嘆いていました。
画数の多く複雑な文字が現代において非常に汎用されている場合が多々ありますから、漢字が象形文字から表意文字に進化してきたときのしがらみを捨てて、多くの漢字を簡略化して画数の多い漢字の持つ欠点を解決しました。漢字を公用文字に用いている中国と日本はそれぞれ独自に汎用される文字を簡略した略字（簡字体、新字体）に変更しましたが、台湾では簡略化がなされず康煕字典に収録されている繁字体が用いられています。このように日本と中国と台湾で同じ意味を持つ漢字に新字体と簡字体と繁字体の 3 通りの文字が生まれ、互いの情報の伝達が円滑にできなくなりました。例えば本書の表題に用いられて
いる伝
伝達と化学
学は 100 年前の日本ではそれぞれ傳傳達と化學
學と記していましたが、汎用される文字でありながらあまりに画数が多く複雑なために 1946 年に簡略化されました。このように漢字に代表される表意文字の特色は文明が発展し、地球全体の交流が頻繁になり、社会が複雑になるにつれて表意文字の簡略化などの改良がなされていますが、長所よりも短所が目立つようになってきました。

かな文字の発明
前節でまとめたように、漢字に代表される表意文字は 1 文字の持つ情報量が非常に多く僅かな文字数で大量の情報を短時間に伝達できますが、最も基本的な約 5000 字の文字を記憶しなければ日常生活に必要な情報の交換もままなりませんから、これらの漢字を記憶することが初等教育の段階においてかなりの負担になります。しかも、表意文字は総て

の事物や現象に個々に対応していますから、康煕字典の編纂された 18 世紀中期でも約47000 字が使用されていましたが、文明の発展と国際的な交流により新しい物事や現象が認識されるに伴い新しい文字を作ることが必要になります。結果として 30 画にも及ぶ極
めて複雑な文字まで作られますから、記憶することが困難なばかりでなく、肉筆で書く場
合に長時間を要します。その上、画数の多い漢字を細字で記しますと明瞭な識別が困難で文字を大きくすることが必要になりますが、活字印刷や電子機器による表記では 1 文字当たりの面積が限られていますから識別が難しく誤解を生じます。
このような特徴を持つ表意文字に対して世界には意味の持たない音だけを表す多くの表音文字があります。中東各国で広く用いられているアラビア語は図 2-2 に示す絵本の表紙の表題で見られるように右から左にかかれた表音文字です。このアラビア語から変化したアルファベットは左から右に
書き順は変わりましたが、英語やフランス語やドイツ語など欧州全域で基本的に使われる表音文字です。また、図 2-3 に示すように世界文化遺産のアンコールワッ
トの壁に表音文字のクメール文字でクメール王朝の様子が記録されています。朝鮮半島は中国に接していますから、古くから漢字 文化の影響を受けてき ました

図 2-2 絵本の表紙を飾るアラビア語

が、朝鮮語は日本語と非常に類似したアルタイ語に分類される言語で、中国語とは語順など大きく異なっています。15 世
紀から朝鮮半島を支配した李氏朝鮮の世宗大王の命により 1443 年に言葉を発音す
るときの口や舌の形を文字にした象形文
字のよう な表音文字のハングル （韓文字）が作られました。以後、朝鮮半島では永年にわたり漢字とハングルが併用さ

図 2-3 壁に記されたクメール文字

れてきました。
朝鮮半島と同じように有史以前の日本では文字を持っていませんでしたが、隣国の中国には早くから漢字文化が発展していましたから、1 世紀ごろから少しずつ漢字文化が日本に流入し伝来してきました。しかし、朝鮮語と同じようにアルタイ語に分類される日本
語は中国語と言語の系統が全く異なっていますから、物事や現象を表す言葉が異なるばか
りでなくそれらの関係を表す助詞や前置詞を含めて語句の並び方も異なります。両国の言表 2-1 万葉仮名の一覧の一部
万葉仮名の一覧の一部

語の間で対応できる物事や現象についてはそれぞれの漢字に訓読み

読み
あ
い
う
え(ア行)
え(ヤ行)
ゑ(ワ行)
お
を(ワ行)

と呼ばれる音を与えて転用することができましたが、日本にのみ存在する独自の物事や現象は漢字で表すことができません。その上、アルタイ語に特有の主語と目的語の間の関係を表す助詞が中国語にはありませんから、漢字だけで日本語の言葉を記録することができ

万葉仮名
阿,安,婀,鞅,英,吾,足韋,為,位,威,謂,萎,委,偉,井,猪,居有,宇,于,羽,鳥,紆,禹,雲,菟,鵜,卯,得
衣,依,愛,亜,哀,埃,榎,荏,得
延,叡,曵,遙,要,兄,江,枝,吉恵,廻,慧,衛,隈,穢,画,咲
意,憶,於,隠,飫,淤,応,乙乎,袁,遠,怨,呼,鳥,鳴,塢,越,男,雄,緒

表 2-2 ひらがなの字源の一覧表
ひらがなの字源の一覧表

ませんでした。そのため多くの漢字を表意文字としてではなく表音文字として使い日本語を記録する
万葉仮名が考案されました。万葉
集に歌の集められた 759 年までの130 年間の時代には現行のひらがな
やカタカナでは表すことのできな
い中間の音も発音されていたようで、記した人やその時代により同じ音に対して異なる当て字が用いられていました。このように初期

あ
安
さ
左
な
奈
ま
末
ら
良
ん
无

い
以
し
之
に
仁
み
美
り
利

う
宇
す
寸
ぬ
奴
む
武
る
留

え
衣
せ
世
ね
禰
め
女
れ
礼

お
於
そ
曽
の
乃
も
毛
ろ
呂

か
加
た
太
は
波
や
也
わ
和

き
幾
ち
知
ひ
比

ゐ
為

く
久
つ
川
ふ
不
ゆ
由

け
計
て
天
へ
部

ゑ
恵

こ
己
と
止
ほ
保
よ
与
を
遠

の段階では同じ音読みの漢字や同じ訓読みの漢字を表音文字に流用しましたから、万葉仮名に使われた漢字に統一性がなく、表 2-1 に掲げたように 10 種以上の漢字が一つの音に流用されることもありました。
当然万葉仮名で綴られた文章を読むために記憶しなければならない漢字の字数が多くなり、しかも種々の解釈が可能で誤解を招きやすいために、次第に表音文字として用いられる漢字が表 2-2 に掲げたように統一されてきました。江戸時代には限られた音に対して複数の漢字が用いられる場合が残っていましたが、現在でもその名残として、図 2-4 に示すように蕎麦屋の看板には濁点の「〝」を後尾に付けた「幾楚者」を崩しほとんど読めない文
字に図案化してきそばと書かれていますし、
甘味処の品書きには志留古を崩してしること

図 2-4 幾楚者〝の看板を掲げる蕎麦屋
幾楚者〝の看板を掲げる蕎麦屋

書いてあります。
表音のためのこれらの当て字は頻繁に用いられますから、次第に簡略化された草書体になりさらに書き崩しが進みひらがなに変化しました。表 2-2 には表音文字として統一された漢字が簡略化されて生まれたひらがなを対応するように掲げました。また、字源となる漢字からひらがなが生まれたように、漢字を部分的に抜き出して代用する書き方も 7 世
紀半ばにはなされるようになり、カタカナが誕生しました。例えば、牟や呂や多や伊や加の上半分あるいは左半分だけを記したムやロやタやイやカなどが字源となる漢字の持つ音を表しています。これらの例からも分かるように、ひらがなとカタカナの字源は多くの場合重複していますが、異なる漢字が字源として選ばれている場合もあります。
表意文字は個々にそれぞれ固有の音と意味を持っていますから、全ての物事や現象を表すためには約 50000 字が必要になり、最も基本的な約 5000 字の文字を記憶しなければ日常生活に必要な情報の交換もできません。このように多数の文字を支障なく用いるために、
これらの表意文字を記憶することが初等教育の段階においてかなりの負担になりますが、人間が区別して発音しうる音は 100 音未満ですから、対応する表音文字も当然 100 字未満に限られます。日本語では音の種類に対応したひらがなやカタカナがそれぞれ用意されていますから、2 種の仮名文字の総数は約 150 文字です。英語やドイツ語やフランス語などのアルファベットを主体とする言語では、複数の表意文字を組み合わせて 100 未満の音を表現していますから、ウムラウト（̈）やアクサングラーヴ（` ）などを含めても約 30 種の表音文字を習得すれば、話し言葉を文字で記録することができます。
仮名は日本人発明した表音文字ですから、どんな日本語の文章でも記録することができます。「弁慶が長刀を持って……」をひらがなだけで「べんけいがなぎなたをもって…
…」と書けますが、区切り方を間違えますと「弁慶がなぎなた
ぎなたを持って……」となりまっ
ぎなたたく意味をなさない分になりますから、このような区切り方の間違えをギナタ読みと呼んでいます。技術の進歩による情報伝達の機構の変化により今では儀礼的なものになってしまいましたが、電報はカタカナの文章で情報を火急に伝達する代表的な情報伝達の機構でした。例えば、生活費に窮した若者が親に送金の依頼ために「カネオクレタノム」と電報を打つと、電文から「金を送れ頼む」とは理解せずに、「金を呉れたから飲む」と誤解する落語の小咄があります。このように表音文字の仮名が続きますと、区切り方により意味が全く異なってしまう場合が起こります。表音文字のこの欠点を避けるためにアルファベットやハングルを用いる言語ではそれぞれの語句の間に僅かな空白を入れて区切り方の間違えを避けるようにしています。
表意文字は個々に音と意味をもっていますから限られた文字数で大量の情報を迅速に伝達できますが、表音文字は意味を含みませんから情報の伝達に要する文字数が多く、しかもギナタ読みを避けるために語句の間に空白を要しますから、限られた文字数で伝えられる情報量が少なくなります。言葉は 100 未満の音の組合せですから表音文字は発音でき
る言葉であれば、その音に対応する表音文字を連ねることにより無限の数の言葉を記録す

ることができ、新しい概念を持つ言葉でも外来語でも文字として支障なく表現することができますが、表意文字は新しい言葉に新しい文字を用意しなければなりませんから、限られた数の言葉しか新たに記録できません。
中国を中心にした文明圏では筆を使って墨で紙に書いていましたし、中東や西欧ではペンを使ってタンニン酸鉄を主体とするインクで書いていました。墨もタンニン酸鉄も空
気中で非常に安定な顔料ですから、保存状態が良ければ 2000 年以上情報を保存できます。
1 部の書類は容易に手書きできますが、10 部以上も手書きすることは誤字や脱字を伴いますし、多くの単純作業を伴いますから容易ではありません。770 年に中国で木版を彫って仏教の経典を複数印刷したという記録があり、全く同じ書類を容易に複製できるようになりましたが、原版を彫るために技術と労力を要します。文字を木に彫った活字を組んで印刷する組版印刷が 11 世紀に始まりましたが、文字の種類の多い漢字の活字を彫ることも適切な活字を拾うことも困難なためにあまり実用化が進みませんでした。文字数が 100 文字未満の表音文字は対応する活字も 100 種未満ですから、活字を作ることも適切な活字を拾うことも容易と考えられます。15 世紀に Gutenberg は鉛とアンチモンと錫がそれぞれ80％と 18％と 2％からなる融点約 240℃の活字合金で活字を作り、その活字に適した油性のインクを使って組版式の活版印刷に成功しました。この成功から表意文字に比べて表音
文字は活字を使う大量部数の印刷に適していることが明らかです。
さらに 2 種の表音文字の間では、多くの場合に同じ音にそれぞれ対応する表現がありますから、容易に異なる表音文字に書き換えることができます。江戸時代末期に来日したアメリカ人宣教師 Hepburn は 1867 年に初の和英辞典を編纂しましたが、それらの過程で日本語の音をアルファベットでほぼ忠実に表すヘボン式と呼ばれるローマ字対応表を纏めました。その後この対応表は若干修正や改良がなされ、現在は 2～3 通りの対応表が用いられています。最先端の化学の研究の中心が第 2 次世界大戦を境にドイツからアメリカに移るとともに、化学の学問分野の国際語もドイツ語から英語に変わりました。著者も研究成果を英文で発表することになり、英文タイプライターの習得に迫られました。結果として、本書をはじめすべての「化学するシリーズ」の原稿は日本語をヘボン式のローマ字で入力してきました。このようにローマ字によりアルファベットを用いる言語と日本語が容易に相互に変換できることから、複数の表音文字の間では機械的に相互変換が容易にできることが分かります。表意文字と表音文字の特徴を比較するとき、この相互変換の容易さは表音文字の最も優れた特徴で、文明が進化し国際的に交流が盛んになって互いに広く文化を導入し新しい物事や現象が急速に増加するとき、それらの情報を支障なく記録するために
は表意文字が必要になっています。

現代の自然科学の考え方
現代の自然科学の考え方は三行思想
自然科学の考え方は三行思想
春秋戦国時代の中国では万物が木と火と金と水の 4 つの独立した元素とそれらを中心で繋ぐ土の元素でできているとする五行思想が考えられていました。人間の身体は肝臓、

心臓、脾臓、肺臓、腎臓の 5 臓が働いて機能し、穀物は麻と麦と稲と黍と大豆の五穀からなると考えていました。季節は春夏秋冬の四季とその間を結ぶ土用からなると考えていましたから、うなぎを食べる習慣のある土用は夏と秋を結ぶ中間の季節となります。また、動物の代表は龍と孔雀と虎と武と麒麟の五獣（五龍）が考えられていたようです。プリン
ターのインクと同じように、青と朱〔赤〕と白と黒と黄の 5 色の組み合わせで地上のすべての色ができていると考えられていました。この五行思想が古く日本に伝搬しましたから、現在でも多くの習慣や言葉が日本の中に残っています。例えば、色と季節が結びついた青
春、白秋、朱夏、玄冬などの言葉が残っていますし、色と動物が結びついた青龍、白虎、朱雀、玄武、麒麟（黄麟）は高松塚古墳の壁画に描かれ、平城京の入り口の朱雀門や幕末
会津で討ち死にした白虎隊や火山岩の一種の玄武岩に名が残っています。同じように大相撲の土俵の上には青房（実際は緑房）と赤房と白房と黒房が下げられています。
ギリシャの哲学者達が火と水と土と空気の 4 つの元素が離散集合して万物が成り立ち変化すると体系化した四大元素説は五行思想との対比から四行思想とも呼べるものでした。
目に見える万物は液体と固体でしたから、血や水や油などの液体を水に、石や木や草などの固体を土に、風や臭いや煙などの気体を空気に結び付け、それらの状態変化で生じる熱や光を火に対応させて体系化していました。欧州を中心にこの思想の上に発展してきましたから、現代の自然科学にはこの四行思想が色濃く残っています。
金と銀は地球上の存在量が少なく、錆び難く永遠に輝きを保つ金属で、装飾品としての魅力を持っているために、古くから貴重品として権力の象徴や貨幣の基準になってきました。金が他の金属と比較して圧倒的に高価で取引されてきましたから、黄金色の金属を廉価に入手する方法が古くから求められ、錬金術の主な命題でした。赤色の銅に銀色の亜鉛を多量に加えて熔融しますと真鍮（Brass）あるいは黄銅と呼ばれる黄色の合金になり、銅と亜鉛の本来の色合いは残っていません。特に、銅(80%未満)と亜鉛(5~40%)の真鍮は金に似た黄金色をしていますから装飾品としても価値を持っていますが、亜鉛と銅の価格から考えますと材料費は金の 0.2%に過ぎません。そのため「貧者の黄金」と呼ばれて、まさに金を生む錬金術師の極意であったと思われます。このように金儲けのもとになる錬金術の基本が種々の物質を純粋に分けたり混ぜたりし、煮たり焼いたり溶かしたりして変化させる技術でしたから、種々の物質から価値のあるものを作り出す技術や知識が次第に蓄積されてきました。その結果、万物を構成している元素は自然界にはわずかに 90 種類しか存在していないことが分かってきました。しかも、これらの元素は中性子と陽子と電子の3 種の粒子が極めて大きなエネルギーで結び付けられてできています。これらの関係をまとめますと中性子と陽子と電子の 3 種の粒子が集合して地球上の万物が作り出されており、
その 3 種の粒子の集合の仕方により万物の性質や機能が発現していると考えることができますから、現代の自然科学の考え方は三行思想と表現することも出来るように思います。
万物を構成する物質は約 90 種の元素で構成されていますが、それらの元素は電子と中性子と陽子の 3 種の粒子が組み合わされて出来ています。中性子は電気的に中性で、陽子

と電子はそれぞれ正と負の互いに相反する電荷を帯びています。Bohr は原子の中心には陽子と中性子が緊密に強く結び付いて原子核を構成し、陽子の持つ正電荷と電子の持つ負電荷の間に働く静電的な引力で原子核の周囲に正電荷を打ち消すように同じ数の電子が結び付けられている原子模型を考えました。Coulomb によると距離ｒij 離れて電荷 Qi と Qj を持
つ i と j の 2 個の粒子間に働く静電的なエネルギーEij は真空中の誘電率をε0 とするときに
式 2-1 で示すことができますから、これらの粒子は電荷が大きく距離が近いほど強く引き合ってエネルギー的に安定化します。Bohr の原子模型で周回している電子がこの関係式で表されるエネルギーを持っているとすれば、原子核に近い軌道の電子ほど強く結び付けられて安定化します。しかし、原子は非常に小さくその中に存在する電子は極めて高速で運動していますから、Newton や Coulomb の確立した古典力学では合理的に解釈することができませんでした。その後、Schrödinger や Einstein よって確立された量子力学により、原子核の周囲に存在する電子の挙動が式 2-2 に示す半径 rn の軌道に式 2-3 に示すエネルギー
En を持って原子核に捉われていると合理的に説明されました。ただし、h は Plank の定数、
m は電子の質量、e は電子の電荷を意味する定数ですし、z と n はそれぞれ原子核に含まれる陽子の数と電子が動き回っている軌道の主量子数ですが、これらの変数は正の整数です
から、軌道半径 rn もエネルギーEn も不連続に段階的に変化します。

‫ܧ‬௜௝ = −‫ݎ‬௡ =ொ೔ ொೕఌబ ௛ మ௡మగ௠௘௭‫ܧ‬௡ = −式 2-1ସగఌబ ௥೔ೕ

∙
మ

式 2-2

௠௘ ర

௭మ

଼ఌబ ௛

௡

మ మ ∙ మ式 2-3

この量子力学による原子模型によれば、電子が動き回っている軌道の半径 rn とエネル
ギーEn は式 2-2 と式 2-3 で表されますから、主量子数 n の小さな順に不連続に段階的に原子核に近い半径の小さな内側の軌道から 7 段階におおよそ順番に詰まっていきます。ここ
で原子に属する電子が入ることの出来る軌道の数は主量子数の 2 乗となり、主量子数 1 から順に 1、4、9、16、25、36 となります。駄菓子屋で売っている変わり玉のように層状に重なった原子の各軌道に 2 個ずつの電子が入るとその軌道は充足し安定します。そのため、
主量子数 1 から 2、8、18、32、50、72 個の電子が入れるだけの許容量を持っています。しかし、最も外側の主量子数の軌道に分布する最外殻電子が主量子数 1 では 2 個、それ以外
では 8 個まで入ると主量子数が 1 増加して次の外側の軌道に電子は順次詰まってゆきます。
主量子数が 1 と 2 の場合にはそれぞれの軌道が電子で充足されてから主量子数が 1 増加
して次の軌道に電子は順次詰まってゆきますが、主量子数が 3 以上では、軌道が電子で完
全には充足されないままに主量子数が 1 増加して外側の軌道に電子は詰まってゆきますから、内側に電子の充足されていない軌道が隙間の空くように残ってしまいます。主量子数

が 1 増加した外殻の軌道に 2 個の電子が入ってから、隙間を埋めるように内殻の軌道に順次電子が充足されてゆきます。このように内殻の軌道に電子が充足してゆく一連の元素を
遷移金属元素と呼び、元素の性質が互いに類似します。このことから、最外殻電子の数は
1～8 までしかありませんし、元素の性質も大まかには 8 種類しかありません。このような元素の性質と陽子の数との間に見られる規則性を Менделе́ев（メンデレーフ）は周期表にまとめました。このように同じ陽子の数を持つ原子は電子の数も同じになり、陽子の数が元素の性質に密接に関係しますから、化学者は元素を構成する陽子の数に対応して元素に名前とアルファベットの 1～2 文字を元素記号としてそれぞれ割り当てました。
種々の物質の元素組成と質量と Avogadro 定数を考え合わせますと、陽子と中性子と電子の質量をそれぞれ 1.67262158x10−27 kg と 1.67492716x10−27 kg と 9.1093897 x 10−31 kg と見積もることができます。これらの見積値からも分かるように電子と比較して陽子と中性子の質量が格段に大きいために原子の質量はこの 2 種類の粒子の数にほぼ比例しますから、陽子数と中性子数の和を質量数と呼び原子の質量をおおよそ意味しています。中性子の数の異なる元素はいろいろとありますが、互いに同位元素と呼んで非常に良く似た性質を示します。質量数をその記号の左に上付きの数字で示して同位元素を含めたすべての原子を構成する中性子と陽子と電子の 3 種の粒子の組み合わせまで表すようにしています。例えば、水素の同位元素の中で高い割合で存在する水素原子は陽子と電子が 1 個ずつで中性子を含んでいませんから 1H と表すことができますし、ヘリウム原子（4He）は陽子 2 と中性
子 2 と電子 2、炭素原子（12C）は陽子 6 と中性子 6 と電子 6 で出来ています。
陽子や中性子を研究対象とする素粒子物理学は化学の知識しか持たない著者にとっては遠くかけ離れた領域ですから、その本質はほとんど理解できませんが、陽子と中性子に関する特徴的な 2 つの挙動を示す現象だけは理解できます。第 1 の挙動は中性子が電子を放出して陽子になり、陽子が電子を受け取って中性子になる可逆的な変化です。この中性子と陽子の間の可逆的変化には極めて大きなエネルギーを要しますから、温和な環境の地
球上ではほとんど進行しませんが、不安定な原子核の中では中性子から陽子への変化がまれに進行します。これに対して非常に過激な環境の太陽内部では、非常に大きなエネルギーを放出しながら、陽子から中性子への変化が進行しています。
水素以外の原子の原子核には複数の陽子が含まれていますが、非常に近い距離で存在するそれらの陽子はそれぞれ正電荷を帯びていますから非常に強い静電的斥力が当然働きます。これらの静電的斥力に打ち勝って陽子と中性子が原子核を構成していますから、陽子と中性子の間は非常に強い力で結び付いていると考えることができます。陽子と中性子の数の種々の組み合わせにより異なる同位元素が無限に考えられますが、陽子の数が 84 以上の元素では静電的斥力が強くなり陽子と中性子を結び付ける力が相対的に弱くなりますから、その原子核が不安定になり、徐々に壊れてゆきます。例えば、2004 年に理化学研究所で合成されたニホニウム（278Nh）は 113 の陽子を含む元素ですから、非常に不安定で自然界には存在できず人工的に合成しても 20 ミリ秒(半減期 2ms)でほとんど消滅してしまいます。また、自然界に存在す

図 2-5 同位元素の陽子数と中性子数の割合

る元素の陽子と中性子の数の割合は図 2-5 の黄色で示す 1～1.5の範囲で一定しており、陽子に対して中性子の割合がこの範囲

120
中性子数
80

から大きく外れた同位元素も不安定で壊れてしまいますから自40

然界には存在できません。
このようにギリシャに生まれた四行思想が種々の変遷を経

0
0

20

40

60 陽子数 80て、現在では中性子と陽子と電子の 3 種の粒子が結び付けられて元素を構成し、これら 3 種の粒子の構成の違いによる約90 種の元素が集合して分子やイオンを構成し、さらに分子やイオンが複雑に集合すること
により万物の性質や機能が発現していると考えるようになりました。しかも、それぞれ対応するエネルギーにより各段階の離散集合がなされていると考えられています。これらの関係をまとめますと、現代の自然科学の考え方は、地球上の万物が中性子と陽子と電子の3 種の粒子の集合の仕方により作り出されていますから、三行思想と表現することも出来るように思います。

元素名と元素記号
元素名と元素記号の由来
元素記号の由来
電子と中性子と陽子の 3 種の粒子の種々の組み合わせからなる約 90 種の元素が万物を構成していますが、ほとんどすべての物質は 2 種類以上の元素が複雑に結びついており、古くから知られていた単体の元素はわずかに 11 種にすぎません。自然界に単体で存在している元素は炭素と硫黄と金と銀と水銀と白金に限られていましたが、原始時代から青銅器時代を経て鉄器時代に進むにつれて金属の精錬技術が発達して、銅と錫と鉛と鉄と亜鉛が単体として取り出されました。
「貧者の黄金」と呼ばれていた真鍮は銅と亜鉛の合金ですが金に似た黄金色をしていますから、金を生む錬金術師の極意でしたが、その基本は種々の物質を純粋に分けたり混ぜたり煮たり焼いたり熔かしたりして変化させる技術でした。17～18 世紀になりますとこの錬金術の技術や知識が蓄積されて次第に化学と呼ばれる学問が形成され、19 世
紀半には約 50 種の元素が単離され性質が明らかになっていました。Менделе́ев（メンデレーフ）は 1869 年にこれらの元素の性質と陽子の数との間に見られる規則性に着目して周期表にまとめましたが、その周期表に残った多くの空欄は対応する未知の元素の存在を予見していました。その後の 20 年間に Ga と Ge と Sc の 3 種の元素が相次いでその空欄を埋める結果となり Менделе́ев の周期表が化学のもっとも基礎となる知見として高く評
価されるようになり、20 世紀に残りの 5 つの空欄も埋められて完成されました。

古くから知られていた炭素と硫黄と金と銀などの元素にはそれぞれ名前がついていましたが、19 世紀までに新たに単離された多くの元素はそれぞれ単離に成功した研究者が独自に呼び名を付けていました。新しい元素の発見が競争になりましたから、別の研究者が同じ陽子数を持つ元素をほぼ同時に発見しそれぞれ異なる呼び名を付けることも起こりました。19 世紀になりますと欧州各地に錬金術の技術や知識が蓄積されて化学と呼ばれる学問が形成され、約 50 種の元素が単離され性質が明らかにされたばかりでなく、多くの物
質が単離されて化合物の概念が確立され性質が明らかにされました。元素や化合物に関する技術や知識などの情報がそれぞれの研究者から独自の言葉で発せられて混乱が起こりましたから、欧州を中心に研究者の間に情報の共有を目指す動きが起こりました。
金はスェーデン人の Berzelius にとっては guld ですが、英語とフランス語とドイツ語ではそれぞれ gold と orと Gold と呼ばれ、炭素はそれぞれ kol と carbon と carbone と Kohlenstoffと呼ばれています。このように欧州各地でも言語がかなり異なりますから、Berzelius は金や炭素などの古くから生活に密着していた元素は名前を変更することが困難で各国の事情に即した名前を用いました。新たに単離され性質の明らかになった多くの元素の情報を混乱なく共有できるように、欧州の各国語の基本となるラテン語で Berzelius は元素の性質を表した元素名とアルファベット１～2 文字の元素記号を提案しました。
言語学や神話学を専門とする池田黎太郎教授が多くの元素の名前の由来をまとめて千葉大学の研究成果を学内外に情報伝達の機構で発信する千葉大 OPAC に発表した資料を入手しましたので、19 世紀以降に命名された主だった元素の名前の由来について以下に引用
させて頂きます。接尾語の gen はギリシャ語で「由来する」の意を持つ gennao を変形したもので、水素が水由来の元素という意味でギリシャ語の水を意味する hydro に接尾語の genを付けて hydrogen と命名しました。同じようにギリシャ語の「硝石」と「酸っぱい物」がそれぞれ nitron と oxys ですから、これらの物質に由来する窒素や酸素が nitrogen や oxygenと英語では呼ばれました。
本来 ium は「小さい」の意を持つ接尾語ですが、性質や原料の名前に接尾語として付けて多く金属元素の名前が作られています。例えば、薪を燃した壺（pot）の中の灰（ash）に多く含まれるカリウㇺは potassium、natron と呼ばれた炭酸ナトリウムから得られたナト
リウムは natrium、calcis と呼ばれた石灰から得られたカルシウムは calcium、alumen と呼ばれたミョウバンから取り出されたアルミニウムは aluminum と命名されています。また、
チタンやウランなどの金属はギリシャ神話のタイタンやウラヌスに因んで titanium や
uranium と命名されています。さらに、火の中に塩を入れたときに輝く炎症反応の色がラテン語で rubidus（赤色）や indigo（藍色）や caesius（青空色）の金属はそれぞれ rubidium
や indium や caesium と命名されましたし、ラテン語で Gallia（フランス）や Germania（ドイツ）や Scandinavia（スカンジナビア）や Ruthenia（ロシア）の国の研究者が単体として単離に成功した金属元素がそれぞれ garium や germanium や scandium や ruthenium と命名されました。

Berzelius は元素名の頭文字あるいは補助的に強いアクセントのある文字を頭文字に付けたアルファベット 1～2 文字を 19 世紀までに新たに単離され性質の明らかになった多くの元素の元素記号として提案しました。しかし、古くから知られている元素については各国で異なる元素名が用いられていましたから、共通理解を得るためにそれらの物質の性質を表すラテン語をもとに元素記号を提案しました。例えば、金と銀はラテン語で「光り輝くもの」と「輝く」の意味を持つそれぞれ aurum と argentum をもとに、gold や silver から全くかけ離れた元素記号の Au と Ag を提案しました。元素記号は学問的に用いられる元素を表す記号に過ぎずほとんど日常生活に影響しませんから、Berzelius のこのような提案が採用され現在に至っていますが、元素の名前には日常生活に深く根付いたものもあり必ずしも統一することができません。新しく発見されてきた元素の名前についてだけ Berzeliusの提案が採用され、1919 年に設立された国際純正・応用化学連合（IUPAC）で国際的に統一されました。
その後原子核反応が研究され自然界に存在しない多くの元素が合成されましたのでその存在が確認されますと、化学史に残る偉大な化学者の名前や合成した土地に因んだ元素
名と元素記号が IUPAC により国際的に認められました。例えば、2004 年に理化学研究所
で合成されたニホニウムは 113 個の陽子を含む元素で、自然界には存在できず合成しても20 ミリ秒(半減期 2ms)でほとんど消滅してしまいます。2016 年にほかの 3 種の元素とともにニホニウムは元素名と元素記号（Nh）が発表され、5 か月間の意見交換ののちに 2016 年
11 月に IUPAC から国際的に認められました。
IUPAC により国際的に認定された元素記号は学問的に用いられる元素を表す記号に過ぎずほとんど日常生活に影響しませんから、比較的容易に国際的な統一がなされました。
しかし、世界各国にはそれぞれ異なる文化があり、異なる言語が使われ、それらを記す文
字もアルファベットやアラビア文字や漢字など特性の異なるものが用いられていますから、元素名を完全に国際的に統一することができません。現在用いられている英語とドイツ語と韓国語と中国語（台湾）の元素名を比較のために表 2-3 に掲げました。ほぼ同じ系統に属しアルファベットを用いる英語とドイツ語では、表 2-3 にまとめたように 19 世紀以降に新たに単離され性質の明らかになった多くの元素の元素名は末尾が多少異なる場合もあり
ますが、声を出して発音すればほぼ同じ元素名であることがわかります。これに対して古くから日常生活に深く根付いていた元素では明らかに異なる元素名を持っています。例えば、炭素と窒素と酸素はそれぞれ英語で carbon と nitrogen と oxygen に対してドイツ語ではKohlenstoff と Stickstoff と Sauerstoff と呼ばれていますし、ハロゲン元素はそれぞれ英語でfluorine と chlorine と bromine と iodine ですが ドイツ語では Fluor と Chlor と Brom と Jod と呼ばれています。また古くから日常生活に密接に関わっているナトリウムやカリウムや鉄や鉛などの金属の元素名はそれぞれ英語では sodium と potassium と iron と lead、ドイツ語では Natrium と Kalium と Eisen と Blei と呼ばれています。
朝鮮半島で用いられているハングルは表音文字ですから、多くの元素は英語名の音をハングル文字で表していますが、歴史的に長い日本との文化交流のために水素や炭素や酸素などは日本語の元素名をハングル文字で表しています。また、日常生活に密接に関係している金や銀や鉄や鉛などの金属は固有のハングルで表されています。康煕字典は 1716 年に纏められた当時に用いられていた 47035 字の漢字を木偏や金偏など 214 部首に分けて収録した漢字辞典ですが、石のような炭素や硫黄などの個体の非金属は石偏の漢字が充てられていました。また、金、銀、鉄、鉛、錫などの古くから知られていた金属は金偏の部首に纏められていましたが、水銀は常温で液体のために金属とは考えられず水の仲間として
水部の部首の漢字が充てられていました。中国ではこのように表意文字の漢字を使用していますから、康煕字典が纏められた 1716 年以降に誕生した元素の概念に対応した元素名を表す漢字は個々に新たに作らなければなりません。蒸気や雲などの掴みどころのない気
体は気構え（气）と呼ばれる部首に纏められていますから、水素や窒素や酸素やネオンなどの単体が常温で気体の元素は気構えに諸外国の元素名に近い音を持つ旁を付けた新しい漢字を充てました。液体の臭素にはサンズイに、ホウ素やケイ素やヒ素やヨウ素などの個体の非金属元素には石偏に元素記号に近い音を持つ旁を付けた新しい漢字を充てました。
多くの金属元素には金偏に元素記号に近い音を持つ旁を付けた新しい漢字を充てました。
このように元素名に近い音を持つ約 100 字の新しい漢字を作り、個々の元素名に対応しました。表 2-3 に掲げたこれらの漢字は繁字体と呼ばれる台湾で用いられているもので画数が多く複雑ですから、中華人民共和国では独自に画数を減らして簡素化した簡字体を使っています。これにより、元素名を表す文字を見ればその元素記号や単体の状態が瞬時に想像できますから表意文字の利点を生かすことができますが、原子核反応の研究の進展により次々に新しく合成される新しい元素に対して対応する新しい漢字を作り続けなければなりません。特に新しく作られる漢字は電子計算機で記録することが極めて困難で種々の情報伝達の機構への対応が難しくなります。
表 2-3 英語とドイツ語とハングル語と中国語（繁体語）で表される元素名の比較
英語とドイツ語とハングル語と中国語（繁体語）で表される元素名の比較
英語

ドイツ語

ハングル 繁体字

英語

ドイツ語

ハングル 繁体字

HHydrogen

Wasserstoff수소氫(qīng)As

ArsenicArsen비소

砷(shēn)He

HeliumHelium헬륨氦(hài)

Se

Selenium

Selen

셀레늄

硒(xī)

Li

Lithium

Lithium

리튬

鋰(lǐ)

Br

BromineBrom브로민溴(xiù)Be

Beryllium

Beryllium

베릴륨

鈹(pí)

Kr

Krypton

Krypton

크립톤

氪(kè)

B

Boron

Bor

붕소

硼(péng)Rb

Rubidium

Rubidium

루비듐

銣(rú)

C

CarbonKohlenstoff탄소碳(tàn)

Sr

Strontium

Strontium

스트론튬

鍶(sī)

N

Nitrogen

Stickstoff질소氮(dàn)

Y

Yttrium

Yttrium

이트륨

釔(yǐ)

O

OxygenSauerstoff산소氧(yǎng)

Zr

Zirconium

Zirconium지르코늄鋯(gào)

F

FluorineFluor플루오린 氟(fú)

Nb

Niobium

Niob

나이오븀

鈮(ní)

表 2-3 英語とドイツ語とハングル語と中国語（繁体語）で表される元素名の比較
英語とドイツ語とハングル語と中国語（繁体語）で表される元素名の比較（つづき）
語と中国語（繁体語）で表される元素名の比較（つづき）

英語

ドイツ語

ハングル 繁体字

英語

ドイツ語

ハングル

繁体字

Ne

Neon

Neon

네온

氖(nǎi)

Mo

Molybdenum

Molybdän

몰리브데넘

鉬(mù)

Na

SodiumNatrium

소듐

鈉(nà)

Tc

Technetium

Technetium

테크네튬

鍀(dé)

Mg

Magnesium

Magnesium마그네슘 鎂(měi)

Ru

Ruthenium

Ruthenium루테늄釕(liǎo)Al

Aluminum

Aluminium알루미늄 鋁(lǚ)

Rh

Rhodium

Rhodium로듐銠(lǎo)

Si

SiliconSilicium규소硅(guī)

Pd

Palladium

Palladium

팔라듐

鈀(bǎ)

P

Phosphorus

Phosphor인磷(lín)Ag

SilverSilber은銀(yín)

S

SulfurSchwefel황

硫(liú)

Cd

Cadmium

Cadmium

카드뮴

鎘(gé)

Cl

Chlorine

Chlor

염소

氯(lǜ)

In

IndiumIndium인듐

銦(yīn)

Ar

Argon

Argon

아르곤

氬(yà)

Sn

Tin

Zinn

주석

錫(xī)

K

Potassium

Kalium포타슘鉀(jiǎ)

Sb

Antimony

Antimon

안티모니

銻(tī)

Ca

Calcium

Calcium칼슘鈣(gài)

Te

Tellurium

Tellur

텔루륨

碲(dì)

Sc

Scandium

Scandium스칸듐鈧(kàng)I

IodineJod아이오딘碘(diǎn)Ti

Titanium

Titan타이타늄 鈦(tài)

Xe

Xenon

Xenon

제논

氙(xiān)V

Vanadium

Vanadium바나듐釩(fán)

Ce

CesiumCaesium

세슘

銫(sè)

Cr

Chromium

Chrom

크로뮴

鉻(gè)

Ba

BariumBarium바륨

鋇(bèi)

Mn

Manganese

Mangan망가니즈 錳(měng)La

Lanthanum

Lanthan란타넘鑭(lán)

Fe

Iron

Eisen

철

鐵(tiě)

Ce

CeriumCer세륨鈰(shì)

Co

CobaltCobalt

코발트

鈷(gǔ)

Pr

Praseodymium

Praseodym프라세오디뮴鐠(pǔ)

Ni

NickelNickel니켈

鎳(niè)

Nd

Neodymium

Neodym

네오디뮴

釹(nǚ)

Cu

CopperKupfer구리

銅(tóng)Pm

Promethium

Promethium

프로메튬

鉕(pǒ)

Zn

Zinc

Zink

아연

鋅(xīn)

Sm

Samarium

Samarium사마륨釤(shān)Ga

Gallium

Gallium갈륨鎵(jiā)

Eu

Europium

Europium유로퓸銪(yǒu)

Ge

Germanium

Germanium저마늄鍺(zhě)

Gd

Gadolinium

Gadolinium

가돌리늄

釓(gá)

Tb

Terbium

Terbium

터븀

鋱(tè)

At

Astatine

Astat

아스타틴

砹(ài)

Dy

Dysprosium

Dysprosium

디스프로슘

鏑(dī)

Rn

Radon

Radon

라돈

氡(dōng)Ho

Holmium

Holmium홀뮴鈥(huǒ)Fr

FranciumFrancium프랑슘鈁(fāng)Er

Erbium

Erbium

어븀

鉺(ěr)

Ra

RadiumRadium라듐

鐳(léi)

Tm

Thulium

Thulium툴륨銩(diū)Ac

Actinium

Actinium

악티늄

錒(ā)

Yb

Ytterbium

Ytterbium

이터븀

鐿(yì)

Th

ThoriumThorium

토륨

釷(tǔ)

Lu

Lutetium

Lutetium

루테튬

鑥(lǔ)

Pa

Protactinium

Protactinium

프로탁티늄

鏷(pú)

Hf

Hafnium

Hafnium

하프늄

鉿(hā)

U

UraniumUran우라늄鈾(yóu)

Ta

Tantalum

Tantal탄탈럼鉭(tǎn)Np

Neptunium

Neptunium

넵투늄

鎿(ná)

表 2-3 英語とドイツ語とハングル語と中国語（繁体語）で表される元素名の比較
英語とドイツ語とハングル語と中国語（繁体語）で表される元素名の比較（つづき）
語と中国語（繁体語）で表される元素名の比較（つづき）

英語

ドイツ語

ハングル 繁体字

英語

ドイツ語

ハングル

繁体字

W

Tungsten

Wolfram

텅스텐

鎢(wū)

Pu

Plutonium

Plutonium

플루토늄

鈈(bù)

Re

Rhenium

Rhenium레늄錸(lāi)Am

Americium

Americium아메리슘鎇(méi)

Os

Osmium

Osmium

오스뮴

鋨(é)

Cm

CuriumCurium

퀴륨

鋦(jú)

Ir

Iridium

Iridium

이리듐

銥(yī)

Bk

Berkelium

Berkelium버클륨錇(péi)

Pt

Platinum

Platin

백금

鉑(bó)

Cf

Californium

Californium칼리포늄鐦(kāi)

Au

Gold

Gold

금

金(jīn)

Es

Einsteinium

Einsteinium아인슈타이늄

鎄(āi)

Hg

Mercury

Quecksilber수은汞(gǒng)Fm

Fermium

Fermium페르뮴鐨(fèi)

Tl

Thallium

Thallium

탈륨

鉈(tā)

Md

Mendelevium

Mendelvium멘델레븀鍆(mén)

Pb

Lead

Blei

납

鉛(qiān)No

Nobelium

Nobelium노벨륨鍩(nuò)

Bi

Bismuth

Bismut

비스무트

鉍(bì)

Lr

Lawrencium

Lawrencium로렌슘鐒(láo)

Po

Polonium

Polonium

폴로늄

釙(pō)

Rf

Rutherfordium

Rutherfordium 러더포듐鑪(lú)

日本語の元素名
朝鮮半島も日本も中国に近接していますから、表意文字を用いる漢字文化の影響を古くから受けてきましたが、朝鮮語も日本語もアルタイ語に分類される言語で、中国語とは語順など大きく異なっています。アルタイ語に分類される朝鮮語や日本語は中国語と言語の系統が全く異なっていますから、物事や現象を表す言葉が異なるばかりでなくそれらの関係を表す助詞や前置詞を含めて語句の並び方も異なります。アルタイ語に特有の主語と目的語の間の関係を表す助詞が中国語にはありませんから、漢字だけで朝鮮語や日本語の言葉を記録することができませんでした。朝鮮や日本の言語と中国の間で対応できる物事
や現象についてはそれぞれの漢字に訓読みのような朝鮮語や日本語の音を対応させて転用することができましたが、中国には存在しない独自の物事や現象は漢字で表すことができませんから、表音文字が必要になります。
日本では 7 世紀ごろから多くの漢字を表意文字としてではなく表音文字として使い日本語を記録する万葉仮名が考案されました。初期の段階では万葉仮名に使われた漢字に統一性がなく、表 2-1 に掲げたように 10 種以上の漢字が一つの音に流用されることもありましたが、次第に表音文字として用いられる漢字が統一されました。表音のためのこれらの当て字は頻繁に用いられますから、次第に簡略化された草書体になりさらに書き崩しが進
み表 2-2 に纏めたようにひらがなに変化しましたし、漢字を部分的に抜き出して代用するようになり、カタカナが誕生しました。表意文字の漢字と表音文字の仮名を併用すること
により、語句の間に空白を挟み込むことなくギナタ読みによる誤解を抑えつつ、大量の情報を伝達する文字数を効率よく抑えて省力化しています。後に取り上げます「ものわりのはしご」を現代に紹介した早稲田大学の多田愈名誉教授が著書の中で「漢字かな混じり文
こそが日本文化の特質を表しており、中国文化にも西洋文化にも従属しない独特の文化を築き得た礎だと考える」と述べています。この多田教授の指摘のように大量の情報を簡潔に伝達しうる表意文字と外来語などを簡単に消化吸収できる表音文字を併用する文字の形
態は西欧で発展した化学をいち早く日本の文化に溶け込ませました。
19 世紀になり欧州各地に錬金術から化学と呼ばれる学問が形成され、多くの物質や元素が単離されて、1813 年には Berzelius が元素名と元素記号を世界的に統一することを提案
し、1869 年には Менделе́ев がこれらの元素の性質の規則性に着目して周期表にまとめ、元
素や化合物の概念が確立され性質が明らかにされました。しかし、この化学の黎明期に日本は文化文政の時代から明治維新までの江戸時代末期の時代で、井の中の蛙のような鎖国に慣れた人々を西欧文化が驚かせた時代です。津山藩江戸詰め藩医の宇田川榕菴がオラン
ダ語訳された Epitome of Chemistry を「舎密開宗」という題で 1838 年に日本語に翻訳し、化学の教科書として日本に初めて紹介しました。題名の舎密はオランダ語で化学を意味す

図 2-6 日本で最初の化学の教科書「舎密開宗」
日本で最初の化学の教科書「舎密開宗」

図 2-7 「舎密開宗」「舎密開宗」の元素名の列記部分
る Chemie の音に近い漢字を当て字しセイミと発音しました。図 2-6 は筑波大学図書館に所蔵されている「舎密開宗」の第 1 巻の表紙部分を写したもので、かなり漢字の多い難しい
日本語で記されています。
宇田川榕菴は化学の知識や概念を初めて日本に紹介しましたから、日本国内で日常生活に馴染みな物事や現象と新しく紹介する内容の対応が必ずしも完全に対応できませんでした。特に、元素の概念など化学に関する物事や概念の対応は極めて難しかったようで、多くの言葉に対してそのまま類似の音を持つ漢字を当てはめたと思われます。「舎密開宗」の第 1 巻の 6 頁部分に元素に関する記述がみられますので図 2-7 にその写しを掲げておきますが、その元素名は総てオランダ語の音と類似した音を持つ漢字を当て字しています。
表 2-4 日本語の元素名の変遷
番号

記号

1
3
4
5
6
7
8
9
11
12
13
14
15
16
17
19
20
22
23
24
25
26
27
28
29
30
32
33
34
35
37
38

H
Li
Be
B
C
N
O
F
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ge
As
Se
Br
Rb
Sr

日本語
水素
リチウム
ベリリウム
硼素
炭素
窒素
酸素
弗素
ナトリウム
マグネシウムアルミニウム
硅素
燐
硫黄
塩素
カリウム
カルシウム
チタン
バナジウム
クロム
マンガン
鉄
コバルト
ニッケル
銅
亜鉛
ゲルマニウム
砒素
セレン
臭素
ルビジウム
ストロンチウム

舎密開宗
喜度刺爾義律母

利知烏母

ものわりのはしご

番号

みづね
りぢうむ

39
40
41
42
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
55
56
57
58
65
69
70
73
74
76
77
78
79
80
82
83
90
92

ぐるしにうむ勃 母
加爾勃尼究母亜曹知究母阿幾舎厄扭母

弗律阿里涅
曹冑母
麻屈涅叟母
亜律密烏母
悉里叟母
波斯波律斯
須爾扶尓
蘇魯林
加 母
加爾丘母
知旦扭母
格綸彪母
満瓦扭母
勿爾律母
箇抜爾去母
暱古律母
究布律母
聖究母
厄律悉扭母

ほうさね
すみね
むねびね
すいね
ふろりおね
うみあこね
にがつちね
はにつちね
まさつちね
おにびね
いわう
しほね
やまあこね
いしあこね
ちたにうむ
わなぢうむ
くろむ
まんがね
くろがね
ごすね
にくける
あかがね
とたん

よせきね
摂列扭母
せれにうむ
蒲羅密烏母 ぶろみね
るびぢうむ
斯多論冑母 すとろんちね
亜爾摂尼究母記号

日本語
Y イットリウム
Zr ジルコニウム
Nb ニオブMo モリブデン
Ru ルテニウムRh ロジウム
Pd パラジウム
Ag 銀
Cd カドミウムIn インジウム
Sn 錫
Sb アンチモン
Te テルルI 沃素
Ce セシウム
Ba バリウムLa ランタンCe セリウム
Tb テルビウム
Tm ツリウム
Yb イッテルビウム
Ta タンタルW タングステン
Os オスミウム
Ir イリジウム
Pt 白金
Au 金
Hg 水銀
Pb 鉛
Bi ビスマスTh トリウム
U ウラン

舎密開宗 ものわりのはしご
依多 母
えとりうむ
琪爾古扭母
ねおびうむ
莫列俵貌達紐母

もりぶでにうむるてにうむ
ろじうむ
巴爾刺冑母 ぱらじうむ
亜爾健去母 しろがね
嘉度密烏母 かどみうむ
いんぢうむ
斯丹扭母
すず
私知彪母
あんちもね
的爾律 母 てるりうむ
伊阿冑母
ようどね
けしうむ
抜 母
ばれいとね
らんたにうむ

せりうむ
てるびうむ
たりうむ
ゐるびうむ
太旦荅律母 たんたりうむ
㨦爾弗刺密烏母ちゃんぐすでん

阿斯繆母
おすみうむ
意利冑母
いりぢうむ
布刺知扭母 ぴらちね
浩律母
こがね
みずかね
布綸爸母
なまり
比斯繆去母 びすみうむ
多 母
とりうむ
烏刺扭母
ゆらにうむ

そのため金や銀や銅や硫黄などの日本の中で普遍的に知られている元素まで、新しい当て字を使った言葉を用意しています。現在では元素と考えられていないカロリーとフォトンを意味するそれぞれ加羅里究母や浮多厄扭母が含まれていますが、それらを除く種々の元
素の名前を現在の元素名に対応して表 2-4 に抜粋しました。
15 世紀から朝鮮半島を支配した李氏朝鮮の世宗大王の命により 1443 年に言葉を発音す
るときの口や舌の形を文字にした象形文字のような表音文字のハングル（韓文字）が作られました。以後、朝鮮半島では従来用いられていた表意文字の漢字とともに、発明された
表音文字のハングルが併用されるようになりましたが、多くの漢字を記憶することが初等教育の段階においてかなりの負担になりますから、漢字廃止政策と言葉の間にわずかな空間を入れることにより次第にハングルの割合が増してきたようです。韓国の代表的新聞の朝鮮日報の昨今の紙面では、紙名を示す朝鮮日報だけが漢字で描かれており、日々報道される記事はほとんど表意文字の漢字が見当たらず、表音文字のハングルで埋められています。
日本でも、多くの漢字を記憶することが寺子屋などの初等教育の段階においてかなりの負担になりますから、江戸時代の多くの人は漢字の含まれない仮名文字の文章しか読むことができませんでした。そのため明治時代になり日本国中から文盲の撲滅の運動がおこり、その一環として韓国と同じようにすべての文章を仮名文字で書いて新しい知識や技術の普及を図る仮名文字運動が起こりました。薬種商の家に生まれた清水卯三郎は漢学や蘭学を学び、後にパリ万博にも参加したのでオランダ語と英語とフランス語が堪能で、その上生家の商売の影響もあり数学や科学の素養も持っていたようです。この清水卯三郎が仮名文字運動の一つとして、EXPERIMENTAL CHEMISTRY for the use of beginners なる英文で書かれた化学のテキストを仮名文字の文章に翻訳して、「ものわりのはしご」として1874 年に出版しました。
早稲田大学の図書館に所蔵されていたこの「ものわりのはしご」の初版本が同大学の多田愈名誉教授の尽力により日本化学会春季年会に展示されました。さらに多田教授はこの書を注釈付きで現代語に書き直した「ものわりのはしご またのなせいみのてびき」を出版しましたが、その中に種々の元素の名前が挙げられていますので、「舎密開宗」の元素名と比較するように表 2-4 に「ものわりのはしご」に訳されている元素名も掲げておきます。「舎密開宗」の出版の 35 年後に「ものわりのはしご」が翻訳されましたから、その間に化学の知見が国際的に進歩したばかりでなく日本の中でも基本的な化学の知識が浸透したために、「舎密開宗」とは異なる元素名が提案されています。
古くから知られている元素は各国の事情に合わせ、それ以外の元素はラテン語をもとにした元素名とする Berzelius の基本の考え方に基づいて、「ものわりのはしご」では独自の元素名が示されています。日常生活で用いられている硫黄や錫や鉛などはそのままいお
うやすずやなまりとし、金や銀や銅や鉄などは大和言葉でこがねやしろがねやあかがねや
くろがねとし、非金属元素の水素や炭素や塩素やりんなどは非金属元素を表す「ね」を付
けてみずねやすみねやしおねやおにびねとそれぞれ日本語で表し、それ以外の元素はラテ

ン語由来の元素名をそのままひらがなで表しています。その後、非金属元素に付ける「ね」が「素」に代わり大和言葉が日常生活で用いられている言葉に代わって、現行の日本語の元素名に落ち着いたようです。「ものわりのはしご」は仮名文字だけで記されていますか
ら語句の区切りを間違えて読むギナタ読みでしばしば誤解を招きます。しかも、かな文字運動に徹していたために大和言葉のような古典的な表現が含まれていましたから、初歩的な化学の教科書として欠点もありましたが、化学の知識や知見を広く啓蒙することに貢献したように思われます。

原子の結び付き方原子の結び付き方
先の「現代の自然科学の考え方は三行思想」の節で見てきたように、地球上の万物は中性子と陽子と電子の 3 種の粒子からなり、それら 3 種の粒子の集合の仕方が変化すれば、原子やイオンが変りますからその性質が変化しますし、原子やイオンの集合の仕方が変化
すれば分子の性質や機能が変化します。原子やイオンを結び付けている結合の組み替える
変化を化学反応と呼んでいますが、分子を構成する原子の種類も結合の仕方も変化します
から、物質が変化し万物の組織や機能も変化します。さらに、分子が集合して形作られている物質も時間の経過や環境の変化により集合の仕方を変えてより安定な状態になります
から、物質の組織や機能も変化します。
原子は質量の重い中性子と陽子が原子核となって中心に座り、原子核の正電荷を打ち消すようにその周囲に陽子と同じ数の軽い電子が地球を取り巻く大気のように広く分布しています。原子核の周囲に存在する電子の挙動は式 2-2 に示す半径 rn の軌道に式 2-3 に示すエネルギーEn を持って原子核に捉われていますから、地球の大気が対流圏や成層圏やオゾン層や熱圏など球状の層になって重なっているように、その主量子数と陽子数で規定される半径の球面の軌道上を動いています。式 2-3 から明らかなように、主量子数 n の小さな内側の軌道の電子は原子核に強く引き付けられており、主量子数 n の大きな外側の軌道の電子は弱い力で結び付けられています。式 2-3 で近似されるエネルギーが供給されますと、負電荷を持つ電子が原子核の束縛から解放されて無限の彼方に飛散してゆきます。最も外側の量子数の軌道に分布する最外殻電子が最も小さなエネルギーで束縛から解放されますから、イオン化ポテンシャルと呼ばれるこのエネルギーにより電子が原子核から引き離されてしまい原子は陽イオンとして正電荷を帯びてきます。
種々の元素のイオン化ポテンシャルを表 2-5 および図 2-8 に掲げておきますが、この値が小さいほど元素は陽イオンに成り易いことを意味します。1 価の陽イオンからさらに電子を引き離して 2 価の陽イオンにするために要するイオン化ポテンシャルも表 2-5 に併せて掲げました。式 2-3 から明らかなように、主量子数が同じ元素では陽子数の小さな元素
ほどクーロン力が小さくなりますが、この陽イオンになり易い傾向が図 2-8 にも現れています。表 2-5 に掲げた元素の中でアルカリ金属と呼ばれる Li と Na と K と Rb は最外殻電子を 1 個しか持たない元素で非常に小さなイオン化ポテンシャルを示し、最も陽イオンになり易いことが分かります。Mg や Ca などのアルカリ土類金属は最外殻にある 2 つの電子は小さなイオン化ポテンシャルで 2 価陽イオンになりますが、大きなイオン化ポテンシャ
ルを要しますから 3 価陽イオンには容易にはなりません。アルカリ金属とは反対に、同じ主量子数の元素の中で最も最外殻電子を多く持つ希ガス元素では陽子数が大きいために非常に大きなイオン化ポテンシャルを示し、陽イオンになり難いことが分かります。
原子から最外殻電子を引き離して陽イオンになるときにはイオン化ポテンシャルを要しますから、逆に陽イオンが外から電子を受け取って原子や価数の小さな陽イオンに戻る
ときにはイオン化ポテンシャルに相当するエネルギーを放出します。同じように原子が外から電子を受け取りますと、陽子の数よりも電子の数が多くなりますから負電荷を持つ陰イオンになり、そのとき式 2-3 に相当する電子親和力と呼ばれるエネルギーを放出します
種々の原子の電子親和力を表 2-5 および図 2-9 に掲げておきますが、この値が大きいほど放。出するエネルギーが大きいので陰イオンになり易すい性質を持っています。式 2-3 か
ら明らかなように、主量子数が小さな元素ほど放出するエネルギーが大きくなりますから、陰イオンになり易い傾向を示します。アルカリ金属は同じ主量子数を持つ元素の中では最も陽子の数が小さいので放出するエネルギーが小さく、陰イオンになり難い性質を示します。
表 2-5 種々の元素のイオン化ポテンシャルと電子親和力（）
種々の元素のイオン化ポテンシャルと電子親和力（kcal/mol）と電子親和力（
元素
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca

最外殻電子
主量子数 電子数
1
1
1
2
2
1
2
2
2
3
2
4
2
5
2
6
2
7
2
8
3
1
3
2
3
3
3
4
3
5
3
6
3
7
3
8
4
1
4
2

M→M+
319
577
127
219
195
265
342
320
409
507
121
180
141
191
258
243
306
370
102
144

イオン化ポテンシャル
電子親和力
M+→M2+ M2+→M3+ M3+→M4+
M→M－
17.4
1272
-12.2
1769
2863
14.3
426
3597
5094
-4.4
563
887
6063
5.5
570
1121
1508
29.4
692
1108
1727
1.2
821
1289
1809
33.7
813
1363
1994
78.4
958
1485
2281
-6.9
1106
1661
2326
12.7
352
1873
2558
-4.6
440
665
2804
11.9
382
782
1056
28.7
465
706
1200
17.7
547
820
1106
48.0
557
932
1249
83.1
652
957
1433
-8.4
744
1092
1433
11.5
278
1197
1637
-37.3

最外殻電子を 7 個持つ F や Cl や Br や I などのハロゲン元素は同じ主量子数を持つ元素のなかで陽子数が大きいために大きなエネルギーを放出しますから、陰イオンになり易い
図 2-8 元素のイオン化ポテンシャル

図 2-9 元素の電子親和力

kcal/molkcal/mol

500

80

400

60

300

40

200
20

100

0

0
0

20

40

60

80 陽子数

0

20

40

60

80陽子数

性質を示します。希ガス元素は He では 2 個、Ne や Ar では 8 個の最外殻電子を持つその軌道に入れる電子の許容量を満たしていますから、新たに外から電子を受け取る場合には主量子数が増加してしまい、電子親和力が負の値を示します。このことは希ガス元素が陰イオンになるためには逆にエネルギーを要しますから、ほとんど陰イオンにならないことを意味しています。
原子がエネルギーを受け取って電子を放出しますと陽イオンが生成し、エネルギーを放出して電子を受け取りますと陰イオンが生成しますが、ここで生成する陽イオンと陰イ
オンはそれぞれ正電荷と負電荷を帯びていますから、式 2-1 に示すような静電的な引力が働き互いに近付いてイオン結合と呼ばれる結合で結び付けられます。アルカリ金属元素は
小さなイオン化ポテンシャルを示しますから、1 価の陽イオンになり易く、ハロゲン元素
は大きな電子親和力と呼ばれるエネルギーを放出しますから、1 価の陰イオンになり易い性質を示します。このアルカリ金属元素とハロゲン元素の間では容易に電子とエネルギーの遣り取りが行われますから、それぞれ陽イオンと陰イオンになり互いに静電的な引力により引き合ってイオン結合による食塩や臭化カリウムなどの結晶を形作ります。
表 2-5 で見られるように最外殻電子を 4～5 個持つ C や N や Si や P などの原子や水素原子は比較的イオン化ポテンシャルが高く電子親和力が小さいために、陽イオンにも陰イオンにもなり難くイオン結合ではほとんど結ばれません。このような原子も中心に座る原子
核は正電荷を帯び、周囲を動き回る電子は負電荷を帯びていますから、2 つの原子が接近するときには、一方の原子の原子核と他方の原子に属する電子が静電的に相互作用して引力が働きますから、電子は両方の原子核に引き付けられるような力を受けます。他方、2つの原子の原子核が接近すれば、当然、静電的な斥力が働きます。しかし原子同士の間でも電子は極めて高速で運動していますから、原子の相互作用も量子力学で考えなければなりません。原子の最外殻電子を含む軌道が互いに相互作用をしますと、基底状態と呼ばれる原子間に引力の働くエネルギー的に安定な軌道と励起状態と呼ばれる反発力が働く不安定な軌道の 2 つを生じます。この相互作用において原子の単独の状態を基準にしますと、基底状態のエネルギー的な安定化の大きさと励起状態のエネルギー的な不安定化の大きさは等しくなります。
すでに 2 個の電子で充足されている軌道同士が相互作用しますと、不安定な軌道と安定な軌道の両軌道に電子が充足しますから、全体としてエネルギーの安定化が起こらず 2

つの原子は互いに結び付くこともなく結合を形成しません。2 つの原子がそれぞれ 1 個ずつしか電子の入っていない軌道を持つときには、相互作用により生じるエネルギー的に安定な軌道に両原子に属する 1 個ずつの電子が移動します。原子間に同時に生じる不安定な軌道は、原子の単独の状態よりもエネルギー的に不安定な状態ですからこの軌道には電子が充足しません。このような軌道の相互作用により 2 つの原子が持つエネルギーよりもエネルギーの安定な状態になり、2 つの原子は共有結合と呼ばれる結合で結び付けられます。
また、2 個の電子で充足した軌道と電子の入っていない軌道が相互作用するときにも、2 個の電子を安定な軌道に移動させて配位結合と呼ばれる結合で結び付けられます。
原子を結び付ける基礎となる静電的な相互作用は式 2-1 に示すように距離に反比例しますから、原子が互いに接近すれば引力も斥力も大きくなりますが、原子核の大きさに比較して電子の分布する領域が格段に大きいために、2 つの原子の間に働く引力と斥力の大きさも原子間距離により変化します。P.M.Morse は 2 つの原子が接近するときのこのような静電的な引力と斥力の関係を近似していますので、その関係式に基づいて計算した酸素原子と水素原子の間に働く引力と斥力の大きさを図 2-10 に示します。図の黄緑色の線で示す
ように原子間の距離が小さくなるほど次第に原子核と電子の間に働く引力が大きくなり大きな安定化が起こります。また、原子が極めて接近する時に図の青色の線で示すように原子核の間に働く斥力は急激に増加し不安定になります。この引力と斥力が同時に働いて打ち消し合いますから、図の赤色の線で示すようにある
原子間距離において最もエ

図 2-10 酸素－水素間距離と結合エネルギー
kcal/mol200

ネルギー的に安定になります。結果として、この原子100間距離よりも 2 つの原子が0近付いても遠ざかってもエ-100原子核同士の斥力

ネルギー的に不安定になりますから、2 つの原子はこ-200のような原子間距離を保っ-300て安定化します。

原子核と電子の引力
原子間に働くの相互作用

0

0.2

0.4

nm 0.6

2 つの原子が相互作用を起こすことによって最も安定化した状態までのエネルギーの大きさを結合エネルギーと呼び、そのときの原子間距離を結合距離と呼んでおり、種々の原子間の結合の平均的な結合距離 R と結合エネルギーE を表 2-6 にまとめました。大きな結合エネルギーを持つ結合では大きなエネルギーの安定化を生じますから、結合を構成する原子が強く結ばれていますし、小さな結合エネルギーを持つ結合は容易に開裂して分解してゆきます。これらの結合は電子を挟んで 2 個の原子が静電的に引き合う力ですから、一
般的には互いの距離が小さければそれだけ大きな結合エネルギーを示します。
表 2-6 共有結合の結合距離､nm)､kcal/mol))
共有結合の結合距離(の結合距離(R､nm)と結合エネルギー(と結合エネルギー(E､

結合
C-H
C-H
C-H
C-H
C-H
C-H
N-H
N-H
N-H
O-H
O-H
O-H
C-C
C-C
C-C
C-C
C=C
C≡C
C=C

化合物
CH3▬H
C2H5▬H
C6H5▬H
HOCH2▬H
CH3CO▬H
C6H5CO▬H
NH2▬H
CH3NH▬H
C6H5NH▬H
HO▬H
CH3O▬H
CH3COO▬H
CH3▬CH3CH2=CH▬CH=CH2
C6H5▬CH3C6H6（π結合）
CH2〓CH2
（π結合）
CH≡CH
（π結合）
CH2〓CHCH〓CH2（π結合）

共有結合にはそれぞれの原

Ｒ
0.109
0.111
0.108
0.110
0.109
0.101
0.101
0.096
0.096
0.154
0.146
0.153
0.139
0.134
0.120
0.135

Ｅ

結合

104
98
112
92
86
74
94
92
80
119
102
112
88
112
100
138
55
83
74
72
54
100
66

C-O
C-O
C-O

C

C=O
C=O
C=O
C-N
C-N
C-F
C-Cl
C-Cl
C-Br
C-I
N-N
N=N
N≡N
O-O
O=O

化合物
CH3▬OH
C6H5▬OH
CH3O▬CH3
CH3CH〓O（π結合）（CH3）2C〓O
（π結合）
OC〓O
CH3▬NH2C6H5▬NH2CH3▬F
CH3▬ClCCl3▬Cl
CH3▬BrCH3▬I
H2N▬NH2
HN〓NH
（π結合）
N2
（π結合）
HO▬OH
O2
（π結合）

C

Ｒ
0.143
0.136
0.143
0.122
0.123
0.147
0.143
0.178
0.177
0.193
0.214

0.110
0.148
0.121

C

子の最外殻の軌道のうちの 1 個

Ｅ
91
112
80
81
85
80
88
128
79
100
108
84
73
70
56
59
100
41
113
63
50
119
69

C

Ａ

C

Ｂ

σ結合

ずつが相互作用する単結合、2個ずつの軌道が相互作用する 2

CC

重結合、3 個ずつが相互作用する 3 重結合の 3 種類がありまC
π結合

図 2-11 C－－C 単結合と＝C2 重結合
単結合と C＝す。単結合では図 2-11 (A)のように結合軸の上で相互作用してσ結合と呼ばれる結合を形成します。2 重結合では 1 個ずつの軌道が結合軸上で相互作用するσ結合を作っています
が、残りの 1 個ずつの軌道は軸上ではなく直交軸上に存在します。この直交軸上の軌道は
図 3-4(B)の褐色に示すように側面で相互作用し、これをπ結合と呼んでいます。3 重結合
は 3 個ずつの軌道のうち、1 個ずつの軌道の結合軸上で相互作用するσ結合と残りの 2 個ずつの軌道で作られる 2 本のπ結合からできています。2 重結合に関与しているπ結合が関与しなくなって単結合に変化するときには、2 重結合の結合エネルギーから単結合のエネルギーに安定化エネルギーが減少します。この 2 重結合と単結合の結合エネルギーの差はπ結合の結合エネルギーと考えることが出来ます。炭素＝炭素 2 重結合の平均的な結合エネルギーが 146 kcal/mol、炭素－炭素単結合が平均的に 83kcal/mol

ですから、炭素＝炭素 2 重結合のうちでπ結合の結合エネルギ

A

A
H C

C

A
H

ーは約 63 kcal/mol と見積もるこ

C

θ＝0°

とができ、σ結合の 83kcal/mol

C

H

H
A C

A
H

θ＝90°

C

A
H

θ＝180°

図 2-12 回転角とπ
回転角とπ電子の重なりよりはかなり小さな値と考えられます。

2 重結合はσ結合とπ結合の 2 種類の結合で結ばれており、π結合が結合軸上ではなく直交軸上に存在しているπ電子の相互作用によるものですから、結合を構成している 2 個の原子が結合軸に沿って回転する時には、それぞれのπ電子の軸方向は変化します。図 212 に示すようにそれぞれのπ電子の軸方向が一致する回転角θが 0°の時にはそれぞれのπ電子は最も近付きますから、最も大きく相互作
用します。また、軸方向

エネルギー（kcal/mol)が逆方向のθが 180°の時にもπ電子は近付き相互作用は大きくなります。
軸方向が直行してθが090°の時には全く相互作
用しませんから、π結合による安定化は起こりません。π結合エネルギー

-70
0

90

180

270

ることとπ結合の強さが

360

回転角(
回転角(θ°)を約 63 kcal/mol と見積も
図 2-13 π 結合の回転障壁

回転角θにより変化することは縦軸をπ結合エネルギーとする図 2-13 のグラフで表すことができます。
このグラフからも読み取れるように、π結合で安定化されている回転角が 0°の状態から、θが 90°の状態を経て逆方向のθが180°の状態まで回転させる異性化反応にH

は、約 63 kcal/mol のエネルギー障壁を越えなければなりません。室温 25℃では約 25

障壁は非常に高いもので、この回転異性化

H

trans-ス
スチルベン cis-ス
スチルベン
融点

124℃
℃

1℃
℃

沸点

307℃
℃

145℃
℃/13Torrにはかなり高温での加熱を要します。言い分子長1.32nm1.00nm

換えれば、室温程度の条件では回転角が極大吸収

228,295,307nm

224,280nm

0°の状態と回転角が 180°の状態との間

HCH

kcal/mol 程度の熱エネルギーしか供給できませんから、回転に対するこのエネルギー

CCC

図 2-14 cis/trans-スチルベンの比較
スチルベンの比較

の異性化が起こらず、同じ物質でも互いに分離可能な回転異性体として安定に存在することができます。このとき、大きな原子や原子団が互いに 2 重結合の同じ側に結合している
回転異性体を cis 型（または Z 型）と、遠くの側に結合した回転異性体を trans 型（またはE 型）と定義しています。例えば図 2-14 に示す cis-スチルベンと trans -スチルベンは炭素＝炭素 2 重結合に 2 個のベンゼン環がそれぞれ結合した構造をしていますが、互いに分離可能でそれぞれの融点や沸点ばかりでなく分子の大きさや極大吸収波長の値なども異なる
幾何異性体の関係にある 2 種の独立した物質です。
このように 2 個の原子が近付いて互いに相互作用するときに、2 個の原子の間に電子を挟んで静電的な引力が働き、共有結合あるいは配位結合します。この結合では陽イオンにも陰イオンにもイオン化することなく 2 個の原子が結合しますから、水素分子や窒素分子
や酸素分子や炭素―炭素結合などのように同じ種類の原子同士でも結合することが出来ます。その上、炭素や窒素や酸素やケイ素やりんや硫黄などの原子が中心となって 2～4 つの種々の原子と共有結合や配位結合をすることができ、しかもそれらの結合は無限の繰り返しが可能ですから、その組み合わせにより無限の数の分子の構成が可能です。これに対してイオン結合はそれぞれ正と負の電荷をもつ 2 つの原子あるいは原子団が近接したときに静電的な相互作用により結ばれる結合で、この結合に電荷をもつ 3 つ目の原子や原子団が近接しても必ず斥力が働きますからイオン結合を繰り返すことはあり得ません。

化学的情報の整理と集積
化学的情報の整理と集積
先の「現代の自然科学の考え方は三行思想」の節で見てきたように、地球上の万物を構成する物質は約 90 種の元素がイオン結合や共有結合により集合した塩や分子で構成されています。同じ種類の元素が同じ結合で集合した塩や分子で構成されている物質を化合物と呼んでいますが、これらの化合物は元素の種類や結合の仕方などが違えば性質も異なりますし、物質の性質や機能も必然的に異なってきます。さらに、この物質の性質や機能が組み合わされて、万物は複雑な性質や機能をかもし出しています。化学は長い年月の間に錬金術から発展し、その過程で技術や知識が蓄積されてきましたが、特に万物の性質や機能の出現の基礎となる化合物の性質を分析し結果を集積してきました。1970 年代には性質の明らかにされている化合物は全世界で約 1500 万種類ほどでしたが、毎年 50～100 万種
類の化合物が増え続けています。化学的な知見の蓄積と分析技術の進歩によりこの増加の速度が速まり、現在では原子の結び付きの違いにより異なる性質や機能を示す 5000 万種
類以上の化合物が現在までに調べられています。
これらの化合物はそれぞれ元素や結合の種類や数の異なる塩や分子で構成されていますから、当然異なる性質を示す異なる物質でそれぞれの固有の名前を付けて整理しなければ蓄積された知見や情報として利用することができません。日本の人口 1.26 億人の約 40％に相当する 5000 万種以上の化合物が現在までのその元素組成や結合の仕方や性質が調べられています。日本では総務省が管轄する住民基本台帳にそれぞれの名前と性別を登録して各個人を識別していますが、現在までに明らかになっている膨大な数の化合物を整理し蓄積した知見や情報として利用するためには、この戸籍と同じように名前や性質を登録す
る国際的な組織が必要です。
日本国内に約 186 万人の人が名字を佐藤と名乗って居るそうですが、姓名を合わせますと約 5 千人ずつの人がそれぞれ田中実や佐藤清や佐藤正や佐藤進や高橋清と名乗っているそうです。また中華人民共和国治安管理局の統計によりますと、中国では約 1 億人の人
（世界の人口の約 1.3％）が王という姓を名乗っています。あるとき、覚せい剤中毒者が街中で刃物を振り回して通行人に怪我を負わせたという事件が報道され、この犯人と同姓同名の著者の友人の大いに傷ついたことがありましたが、同姓同名の人が互いに直接影響し合うことは稀なためあまり問題になりません。しかし、2 種の同じ名前で呼ばれる化合物が全く異なる色を呈する場合や、一方の化合物が非常に美味で食用に適しているのに対して他方がわずかな量でも死に至る強い毒性を示す場合には大きな問題を生じます。このようなことから、化合物は世界的な規模で決して重複することなく固有の名前を与えなけ
ればなりません。
化合物は元素の集合したものですから、当然構成する元素の種類や数が結合の仕方に影響を与え、さらに化合物の性質に大きく影響します。先の「原子の結び付き方」の節で見たように、約 70 種の金属原子が中心となるイオン結合はそれぞれ正と負の電荷をもつ 2つの原子が静電的な相互作用により結ばれる結合ですから、イオン結合を繰り返すことがほとんどなく、その組み合わせにより構成される化合物の数は限られてきます。これに対して炭素や窒素や酸素などの非金属原子は中心となって 2～4 つの種々の原子と共有結合
や配位結合をすることができ、しかもそれらの結合は無限の繰り返しが可能ですから、その組み合わせにより無限の数の分子の構成が可能です。特に炭素原子を中心原子とする共有結合化合物は非常に多く生物に関係深く、5000 万種以上の報告されている化合物の 90％以上を占めています。そのため中心となる元素の種類と数を化合物の名前の中に表すことが望ましく思われます。
アルコール類やカルボン酸類などの性質別に分類して化合物の知見や情報を収録した
バイルシュタインが 1881 年に発行されてから、版を重ねて現在では 1000 万種に及ぶ化合物が収録されています。化合物の性質などの情報を集めたこの資料集からも明らかなように、化合物の大部分を占める炭素原子を中心原子とする共有結合化合物の性質はアルコー
ルやカルボン酸などに大別されますから、このような性質を名前に含めることも望ましく思われます。
しかし、化学物質は日常生活の中で化学者以外の人たちにも密接に関係することがありますから、故事来歴をもつ従来の物質名を完全に捨て去ってしまうこともできませんし、異なる文化圏で異なる名前で呼ばれています。例えば、日本語ではお酢の酸という意味で酢酸と呼んでいますし、バターに含まれる炭素数 4 の脂肪酸をドイツでは Butter Säure と呼んでいます。古くから日本語と英語とドイツ語と中国語で用いられてきた分子量の小さ

表 2-7 各国の脂肪酸名
各国の脂肪酸名
構造式
HCOOH
CH3COOH
CH3CH2COOH
CH3(CH2)2COOH
CH3(CH2)3COOH
CH3(CH2)4COOH
CH3(CH2)5COOH
CH3(CH2)6COOH

日本語名
蟻酸
酢酸
プロピオン酸
酪酸
吉草酸
カプロン酸
ヘプタン酸
カプリル酸

英語名
Formic Acid
Acetic Acid
Propionic Acid
Butyric Acid
Valeric Acid
Caproic Acid
Heptanoic Acid
Caprylic Acid

ドイツ語名
Ameisen Säure
Essig Säure
Propion Säure
Butter Säure
Valerian Säure
Capron Säure
Heptan Säure
Capryl Säure

中国語名
蟻酸
醋酸
乙基酸
酪酸
吉草酸
戊基酸
已基酸
庚基酸

な CH3(CH2)ｎCOOH の飽和脂肪酸の化合物名を比較のために表 2-7 にまとめました。それ
ぞれの国で用いられている全ての名前を知らなければ、国際学会で研究の討論をすることが出来ませんから非常に不便です。このような生活に密着した化合物は脂肪酸だけに限らず、アルコール類や糖類なども種々の呼び名を持っています。このような故事来歴と国際性の重さの釣り合いを考慮に入れて化合物名を決めなければなりません。
文明が進歩し国際的に人や物資の移動や交流が盛んになりますと、化合物の知見や情報も国際交流が盛んになります。そのような状況においても化合物の名前は唯一無二でなければなりませんから、異なる言語の間でも共通性が保たれなければなりません。先の「元素名と元素記号の由来」の節で見てきたように元素の種類は約 100 種類にすぎませんから、康煕字典の編纂

表 2-8 飽和炭化水素名と官能奇数の表示法
飽和炭化水素名と官能奇数の表示法された当時の 47000 字をはるかに上回る漢字を用いている現代でも、元素の概念に対応した元素名を表す漢字を新たに作りましたが、5000 万種以上の化合物に個々に新しい表意文字を作ることは実質的に不可能と思われます。しかも、化学の先進的な研究者が欧州に多く輩出してきましたから、表音文字のア
ルファベットを使用する言語で化合物名を表す趨勢にありました。
さらに、膨大な数の化

n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
20
21
22
23
24
30
40

数詞
ギリシャ語
ラテン語
ena
unus
duo
duo
tria
tres
tettaraquattuor
pente
quinqueexsex
epta
septem
oktw
octo
ennea
novem
deka
decem
endekaundecemdwdekaduodecem
tradekatredecemeikosivigintieilosiena
vigintiunus
eikosiduo
vigintiduo
eikositria
vigintitreseicositettara vigintiquattuor
triakonta
triginta
tettarakonta quadraginta

アルカン名
CnH2n+2
MethaneEthanePropaneButanePentaneHexaneHeptaneOctaneNonaneDecaneUndecane
Dodecane
Tridecane
EicosaneHeneicosane
Docosane
Tricosane
Tetracosane
Triaconsane
Tetraconsane

官能基数
Mono
Di
Tri
Tetra
Penta
Hexa
Hepta
Octa
Nona
Deca
UndecaDodecaTridecaEicosaHeneicosa
DocosaTricosa
Tetracosa
Triaconsa
Tetraconsa

合物の名前と元素組成と主だった性質を重複することなく整理するためには電子計算機などの助けを借りなければなりませんから、用いられる文字がアルファベットと算用数字とカンマやハイフォンなどの記号に限られます。そのため、ドイツ語のウムラウト（̈）やフランス語のアクサングラーヴ（` ）のようなアルファベットを補助する記号はタイプラ
イターや電子機器を用いるうえで不適当です。最終的に欧州各地の言語の母体となるギリ
シャ語やラテン語を交えた英語を基本言語とする化合物名が望ましく思われました。
このような基本的な要項を考慮して、全て 5000 万種類の化合物に異なる名前を付けなければなりません。しかも、化合物の性質を現すように戸籍の整理するためには、それらの名前には関連性や規則性が必要になってきます。さらに、世界中の化学者がその化合物の性質や知識を利用できるようにするためには、各国の言語で表すことができなければなりません。その上、戸籍の整理には電子機器の助けを借りなければ能率が上がりませんか
ら、それらの計算機言語にも良く適合するようにしなければなりません。
世界中の化学者が 1919 年に設立された国際純正・応用化学連合（IUPAC）に集まり知恵を出し合って、国際的に統一された化合物の戸籍を作るこの大問題の解決に立ち向かいました。1947 年にその基本となる命名法がまとまり、その後も化学の発展に伴い少しずつ改良されてきました。その命名法の規則集は膨大なもので、永年化学を研究してきた著者
もほんのわずかしか理解しておりませんが、その骨子は原子の種類や性質に大きな影響を与える原子団（官能基）の種類と数を英数字で表すものです。表 2-8 にまとめたように、欧米語の語源と思われるギリシャ語の数詞をもとに炭素数を示す表現を作り、表2-9 に掲げた官能基を表す接尾語をつけて化合物名にしました。飽和炭化水素（アルカン）の接尾語が ane ですから、炭素数 9の飽和炭化水素は Nonane、炭素数 10 では
Decane になります。しかし炭素数が 1～4の飽和炭化水素では古くからそれぞれ
Methane、Ethane、Propane、Butane と呼び慣らされていましたから、古くからの名前を無視することができず例外的な化合物名

表 2-9 化合物の官能基
化合物の官能基名
の官能基名
官能基
アルカン
アルキル基
2 重結合
3 重結合
アルコール
アルデヒド
ケトン
カルボン酸
メチルエステル
アミン
臭化物
ニトリル
環状化合物

接頭語、末尾語
……ane
……yl
……ene
……yne
……ol
……al
……one
……oic Acid
Methyl ……oate
Amino……
Bromo……
Cyano……, ……nitrile
Cyclo……

が現在でも使われています。
つぎに、飽和炭化水素を基本形として、他の官能基を足し込むように規則を作り、種々の化合物を命名するようにしました。表 3-5 には種々の官能基に対する接尾語を纏めましたが、接尾語だけでは複雑な化合物の命名ができませんので、接頭語も用意されています。さらに、表 2-8 に挙げたように、ラテン語の数詞をもとにした表現を使って官能基の数を表し、それらの官能基の位置関係は算用数字で示すようにしています。例えば、台所の必需品のお酒は炭素数 2 のアルコールを含んでいますが、炭素数 2 の飽和炭化水素がethane であり、アルコールの接尾語が ol ですから ethanol と命名されます。日本ではこのethanol をカタカナでエタノールと書いて表示します。
グリセリンは化学以外に生物学や食品学や薬学などの分野でも、古くから重要な化合物でしたから、慣用名の利用が許されています。しかし、命名法の規則に従えば、炭素数3 の飽和炭化水素の propane が基本形になりこれに 3 つのアルコール性水酸基が付いていますから、propanetriol となりますが水酸基の結合位置も指定しなければなりませんので、
1,2,3-propanetriol が命名法の規則に従った呼び名になります。ステアリン酸は炭素数 18 の飽和カルボン酸ですから、octadecanoic Acid あるいはオクタデカン酸と命名されます。同じようにオレイン酸も炭素数 18 の脂肪酸ですが、2 重結合を 1 つ含んでいますから、その位置関係を含めて 9-octadecenoic Acid となります。近年、記憶力や学習能力の向上に効果があると考えられて、EPA と DHA が脚光を浴びるようになりました。これら EPA と DHAはそれぞれ 5Z,8Z,11Z,14Z,17Z-エイコサペンタエン酸（5Z,8Z,11Z,14Z,17Z-eicosapentaenoicacid）と 4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコヘキサエン酸（4Z,7Z,10Z, 13Z,16Z, 19Z-docohexaenoicacid）という正式名を持っており、この名前を見れば分子の構造式を知ることができ、おおよその化学的性質も類推することができますが、舌を噛んでしまうほどに長い名前のためあまり実用的でありませんから、英名の頭文字をとって慣用名としています。
アルファベットのほかカタカナやハングルなどの表音文字を持つ言語では IUPAC で統一した化合物名をそのまま書き換えることができます。しかし、表意文字の漢字を用いている中国や台湾では初期には IUPAC の規則を基本にして甲乙丙丁……などの古来の数詞を使って表 3-3 に掲げたような化合物名を合成していましたが、あまりにも複雑な規則のため国際的に通用するように対応することができず英数字表記の IUPAC 名を文章に挟み込んで対応しています。
アメリカの NIST（National Institute of Standards and Technology）が化学に関する知見や情報を収集する目的で、世界中の多くの刊行物に掲載されている化学に関係のある論文や特許や著書などの題名や著者名や所属や出典や概要やキーワードとともにその中に記載されている化合物の名前と元素組成と通し番号を収録した Chemical Abstracts（CA）と呼ばれる資料集の作成を 1907 年に始めました。その後この業務はアメリカ化学会に所属する
CAS（Chemical Abstracts Servise）に移管され世界各国の協力のもとに約 10000 種の刊行物を対象とする国際的な唯一の化学に関する資料集に成長しました。現在では辞書のような非常に薄い紙に細字の英語で記載された大判の刊行物の厚さが毎年数メートルに及ぶような膨大な資料集になっています。この資料集は非常に膨大ですが、著者名とキーワードと化合物の名前とその元素組成による索引が用意されており、近年は種々の電子機器で直接検索や閲覧も可能になっています。収録されている化合物がほぼ IUCPA の規則に則って命名されていますから、世界中の化学者はこの資料集を検索することにより化合物を重複することなく認識することができ、発見や発明の新規性なども調べることができます。全世界の化学者が知恵を絞って、膨大な量の化学の情報の基礎となる約 5000 万種の化合物の戸籍を主な性質を含めて、英数字約 50 種だけの表音文字で記載し整理しています。
化学は長い年月の間に錬金術から発展し、その過程で技術や知識が蓄積されてきまし
たが、特に万物の性質や機能の出現の基礎となる化合物の性質を分析し結果を集積してきました。この集積した膨大な数の化合物を整理し知見や情報として利用するためには、戸籍と同じように名前や性質を登録する国際的な組織が必要です。世界中の化学者が国際純
正・応用化学連合（IUPAC）に集まり知恵を出し合って、国際的に統一された化合物の戸
籍を作るこの大問題の解決に立ち向かい、1947 年にその基本となる命名法ができ、その後も少しずつ改良されてきました。この規則に則って命名された化合物の情報が CA に集積されていますから、世界中の化学者は化合物の戸籍簿とも思われる CA を検索することにより化合物を重複することなく認識することができ、発見や発明の新規性なども調べることができます。