科学(化学)を学ぼう




科学的基礎知識


.分子量・モル・水のクラスター


 

分子量とは何か

分子量という言葉を聴くことがある。
分子量には単位がなく、分子量は重量ではない。
何かというと、原子水素の重さを「1」として
その何倍かを示す数字である。

低分子化の技術を理解するためには必要である。

まず、原子について思い出してほしい。
原子核の周りを、マイナス電気を帯びた電子が回る。
原子核の中にプラス電気を帯びた陽子が存在する。
互いが引き合う事で、電子は外に飛び出さず、
原子核の周りをぐるぐる回る事が出来る。

実は、原子核の中に、もう1種類の小さな粒が存在する。
この粒は、プラスでもマイナスでもない。
それは中性子と言われる粒である。
ほとんどの原子核の中に、陽子と同じ数の中性子が存在する。

例えば、
酸素は原子番号が8番なので、
原子核の中に8個の陽子と中性子が存在し、
その原子核の周りを8個の電子が回っていると、イメージすればよい。
原子の中には複雑なものもあるが、日常生活ではあまり必要ない。

そうした小さな粒の重さが追求された結果、
陽子と中性子の重さはほぼ同じであり、電子は無視できるレベルである。
これが現在までの、世界共通認識である。

重さについては、
自然界の水素は、一部例外はあるが、
原子核には中性子は存在せず、
陽子が1個しか存在しないことが分かった。
そこで、
「自然界で最も単純な水素原子の重さを基準にする」という考えの
世界共通ルールとなった。
水素原子の重さは陽子1個の重さと考えればよく、
したがって、原子の重さの表現は水素を基準とするルールができた。

例を挙げると
炭素の原子量は、炭素の原子番号が6番なので、
炭素原子は陽子6個と、中性子6個で12個の粒子を持っている。
すなわち、炭素原子は水素原子の12倍という事になる。


覚える必要があるものだけを表にしてみる。

原子番号 原子名 記号 陽子の数(a) 中性子の数(b) a+b 原子量
水素
炭素 12 12
窒素 14 14
酸素 16 16

ここまで理解してもらえれば、分子量は分かりやすい。
分子は原子が集まってできているからである。

例えば、
水という分子は「H
2O」である。
これは、水素が2個と酸素が1個である。
分子量は足し算をすればよい。
すなわち「1+1+16=18」となる。
したがって、水の分子量は18である。

二酸化炭素は「CO
2」なので、
「12+16+16=44」である。

再度強調するが、分子量に単位はない。

以前は、専門的立場の人が知っていればよかったが、
現在は私たち一人一人が正しい知識として身につけておく必要がある。
なぜなら、ヒューミック・シェールを商品化したアメリカの企業のように
優れた技術による商品が誰でも扱えるようになってきたからであり、
本物の商品を見分ける力を持ってほしいのである。

なぜなら、全ての子どもたちを守るには、
科学的基礎知識を持ち
「安全・安心・機能性」の商品を見極めてほしい。
そして、子どもたちに真実を伝えていかなければならない。


モルとは何か

モルとは、液体の濃さをあらわす言葉であり、液体の濃さを濃度という。
液体の何かが溶けている場合、どれだけ溶けているかを示す基準である。

溶けるというのは、特別な分子状態になっていることで、
特別な状態にならなければ沈殿してしまう。

この特別な状態とは、イオンであったり、
コロイドであったりする。
この、イオンやコロイドの状態に溶けている基準をあらわすのが、
モル濃度と理解しておけば良い。

例えば、水の食塩が溶けている場合、
10gの場合と30gの場合とでは、食塩水の濃さが違う。
この濃さをあらわすのが、パーセント(%)であったり、
モル濃度でということになる。

ところが少しややこしいのは、
食塩10gと砂糖10gのように濃度の異なる場合
液体の濃度が同じ % とはいえない。分子量が違うからである。
そこで分子量の違いを含め液体の濃度を表す方法が、
モル濃度である。

では一体、モル濃度とはどのような基準があるのか。
分かりやすく例を挙げて説明しよう。

ここに、食塩が240gあるとする。
食塩は塩化ナトリウムという物質で、分子量は58.5である。
ということは分子量58.5の物質が240g存在している。
一方、別の分子量117の物質が240g存在しているとする。
同じ240gでも、物質量が違うので、存在状態は違う。
この違いを表すため、240gを分子量で割ることにした。
そして、割った答えの単位をモルという国際基準にすることを決めた。

したがって、
240gの食塩は、240÷58.5=4となり、4モル存在する。
別の物質の240gは、240÷117=2で、2モルになる。
こうして同じ重さの物質でも、
モルによって分子量の違いを表すことができる。

ここまでくればあとは分かりやすい。
液体中の分子を表すモル濃度の単位を決たのである。
そして国際基準として、
1リットル中に何モルの分子が溶けているかで決めたのである。

例えば10リットルの液体に4モル溶けていると、
1リットル中には0.4モルとなり、正式には 0.4mol/リットル となる。

アメリカの企業が、ヒューミック・シェールを使い開発した、
フルボ酸を含む商品は、
1リットル当たり2,000モルの栄養有効成分が溶けている。
つまり表示にすると
2,000mol/リットルということになり、最大のモル状態である。

ここで一つだけ気をつけてほしい。
それは、分子の状態を表すモル濃度を、
分子量と説明する人たちや一部企業があることだ。
これは間違いであり、
分子量の数値をモル濃度と解釈したら大変な事になる。
モル濃度は、分子の状態を表すもので分子量ではない。

正しい科学的基礎知識として、モル濃度理解し
自分や家族の安全や健康のため、地球環境を改善するために
正しい選択と、正しい使い方、
子どもたちに正しい情報の伝達をしてほしい。


水のクラスターとは何か

分子量の問題を追求すると、水の関して不可解な事が出てくる。
過去に、多くの研究者たちの頭を悩ませた問題である。
水の分子量はH
2Oなので、合計18である。
この18が問題となる。

なぜなら、空気平均の分子量を測定すると、約28となる。
空気はいろいろな気体が混合している。
中でも一番多く含まれているのは、窒素の気体(H
2)である。
私たちは酸素を多く利用するので、
酸素が一番多いと思うが
実際は、空気全体の約80%が窒素である。
窒素は原子番号7番であった。

原子のままNの分子量は、7×2=14である。
気体になるとN
2となるので、14X2=28となる。
空気の分子量は、ほぼ窒素の数字と同じである。

この空気の平均分子量28に対し、水は18である。
空気より水は比較的軽いといえる。
数字だけ見ると地球上の水は全て上空に移動して、
地球の表面には存在しない事になる。

しかし現実はまったく逆の状態で、
地球の表面には軽いはずの水がたくさんたまり、
湖や海となっている。
分子量の計算理論と地球の表面で起きている現象がかみ合わない。

こうした疑問に対し、さまざまな角度から研究が続けられ
研究の成果として、新しい理論が誕生してきた。
それは、「水のクラスター理論」と呼ばれるものである。

クラスターというのは、集団という意味に受け止めればよい。
本来はブドウの房という意味である。

クラスター理論では
水はH
2Oという単独の状態で
存在してはいないというのである。

よく、水の超微粒子という言葉が使われるが、
これはセールス上のオーバートークである。
超微粒子とは、
原子、分子レベルよりもっと小さい粒を表現する言葉であるので、
惑わされないようにしてほしい。。


クラスター理論を分かりやすい言葉で表現すると、
水はH
2Oという分子が
団子状態でくっついて存在していると言う考えである。
くっつく原因は、特別な水素結合と言われる。
水の分子集団である団子が大きければ、クラスターが大きい。
逆に団子が小さければ、クラスターは小さいと表現する。
水という物質は、常に同じ大きさの粒ではないと推論できる。

水の集団は、大きかったり、小さかったり
いろいろな状態で存在する。
一般的に、川の上流の水はクラスターが小さく、
下流の水はクラスターが大きいとされている。

植物の実験でも水のクラスター理論を確認できる。
新鮮な水と、水道の水とでは植物の吸い上げは変わってくる。
都市部の水道水はクラスターが大きいという報告も存在する。


そんな中、酸素強化水に強い関心をもった。
酸素強化水とは水の中に酸素を溶かし込んだものである。
スポーツ選手など酸素を多く必要とする場合に利用されているようである。

「水の分子に酸素をくっつけている」といわれているが、
本当に可能ならいろいろな事に期待が持てる。

以前から、硝酸態窒素による体内酸素欠乏の問題が心配である。
水の分子に酸素をくっつける技術が存在するなら、
硝酸態窒素の体内酸素欠乏に対応が出来るのではないかと期待する。

人間の体内で酸素を運ぶのは血液である。
血液中にヘモグロビンが存在する。
ヘモグロビンに含まれる鉄分が酸素をくっつけ全身に運ぶので、
体内での酸化還元は充分行われるはずである。
酸化とは酸素を与え、還元は酸素を奪ったりもらったりする事である。

人間の体内では、鉄分が酸化の役割をし、
エネルギー源となる栄養素が還元の役割を果たしている。
この鉄分の酸化作用を、体内の水がサポートするというのが
新しい技術開発による酸素強化水である。

水に酸素をくっつける技術は、団子状態になった水のクラスターに
酸素分子を仲間入りさせると水に酸素をつけた状態となる。
水が酸素をつけて血液と共に体内を流れていく。
エネルギー源になる栄養素が燃焼しようと水についた酸素を奪う。
すなわち、栄養素の還元作用である。
余分な水は、腎臓で処理され尿として排出される。

これは活性酸素とは別の働きである。
活性酸素は、フリーラジカルと呼ばれるほど他の物質と反応する。
場合によっては、細胞膜の脂質と反応する事がある。
結果として、老化現象に繋がるといわれる。
また、遺伝子に対して反応し、発ガンの原因として心配もされる。
酸素強化水であれば、こうした活性酸素のような暴走状況を
コントロールできると考えられている。

酸素と栄養素が酸化還元作用を行うまで、
水の分子がクラスターの一員として酸素を抱え込んでいれば良い。
そうすると、酸素が勝手に体内をウロウロして
活性酸素にならないように拘束しておく事になる。
酸素強化水を使った利用的な酸素の活用方法である。

未来の子どもたちのために
酸素強化水が広く普及してくれる事を願う。




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