本日の原子「炭素」

キーンコーン♪カーンコーン♪

ひこまる先生
「はい、授業を始める前に、前回補習を受けたMAXくん。「金」について簡単に説明してください」

MAX
「金は、昔からとても価値があって、加工しやすいから様々なことに使われています。健康被害もほとんどないから、金歯に使ったり、食べることもできる。それから、金メダルはほぼ銀メダル。あ、あと、24金は純金だけど、柔らかいから傷がついてしまうので、ネックレスをプレゼントするなら18金の方がいい！」

ひこまる先生
「はい、補習も含めてちゃんと覚えていますね。その調子でお願いします！

　さて、それでは授業を始めます。今回取り上げる原子は、とても身近な【炭素】です」

喜多
「あ、収納する家具ですよね！？」

ひこまる先生
「それはタンスです」

MAX
「『アンフェア』の映画で使われた細菌兵器ですか！？」

ひこまる先生
「えっと・・・、それは炭疽菌かな？
　じゃなくて、炭素です！炭素！MAXくん、マニアック過ぎです！
　皆さんは、炭素についてどんなイメージがありますか？」

喜多
「人類の夢・・・カーボンナノチューブによる宇宙エレベーター！」

MAX
「炭素は固体なのに、二酸化炭素とか気体にもなる不思議な原子？」

カミィ
「同位体（アイソトープ）」って、炭素にもいくつか種類かあるそうですが、同位体とはどういうものなのでしょうか？」

YMT
「ダ、ダイヤモンド！！✨✨」

ひこまる先生
「お、YMTさんが珍しくテンションが上がってますね！」

YMT
「それは・・・だって、ダイヤモンドは永遠の輝きなんですもの✨」

男子
「ゴクリ（YMTさん、目がキラキラしてる！？）」

ひこまる先生
「はいはい！男子、授業に集中！
　さて、炭素はとても身近な原子です。木炭など、歴史的にも古くから利用されていた物質です。炭素は、非常に原子同士のくっつきが強いんです。例えば、同じ重さの鋼鉄と比べると、80倍もあります。
　その特性を利用して、最先端科学の分野では、喜多くんが言っていたカーボンナノチューブなどにも応用されています。YMTさんが興奮したダイヤモンドも炭素によってできているなど、とても汎用性の高い原子です。また、炭素にはカミィくんが気になっている同位体もあります」

科学の賜物＝カーボンナノチューブ

喜多
「うおぉ！炭素すげぇ！！これはまさに人類の夢！？」

ひこまる先生
「喜多くん、宇宙エレベーターですね？今の所は、実現は難しいかもしれませんが、科学技術の進歩によって、いずれは可能にあるかもしれませんね。今の所は、軽くて丈夫な特性を生かして、スポーツのラケットにも使われているんですよ。錦織選手の活躍の裏には、科学の力もあったんですね！

　物質は電子を通す「導体」と電子を通さない「絶縁体」、そして、ある条件によって電子を通す「半導体」にわかれます。炭素は電導率も高いので、半導体などに使われています。これからさらに使われるようになって、いずれは宇宙に辿り着くかもしれませんね！」

喜多
「これが人類の歩み！これが科学！唆るぜ、これは！！」

気体としての炭素

MAX
「先生！炭素は固体なのに、呼吸すると、なんで気体の二酸化炭素になるんですか？」

ひこまる先生
「MAXくん、いい質問ですね！
　二酸化炭素（CO2）は、燃焼する事で酸素と結合して発生します。酸素の授業でも少し触れていますが、有機物は炭素を含んでいるので、燃焼する事で二酸化炭素を発生します。

呼吸して二酸化炭素を吐くのは、吸った酸素を使って、吸収していた養分をエネルギーに変える事で二酸化炭素になるからです。言うなれば、体の中の炭素を燃焼させて、二酸化炭素が排出されるような感じです」

MAX
「なるほど！心の情熱が二酸化炭素を生むんですね！」

ひこまる先生
「違います。でも、情熱は持ち続けましょう！

　ちなみに、気体になる炭素は二酸化炭素の他にも、一酸化炭素やメタンがあります。メタンは炭化水素（CH4）で、二酸化炭素と同じく温室効果を持つ物質ではありますが、メタンガスとして、エネルギー資源の研究もされています。
　そして、気をつけるべきなのが…」

喜多
「一酸化炭素ですね！（キランッ）」

ひこまる先生
「（言われたっ！）
　…そうです。一酸化炭素は人体にはとても危険な気体で、吸い込むと、頭痛やめまい、吐き気などを引き起こします。そして、死に至ることもあるので、気をつけなければなりません。

原理としては、まずこちらをご覧ください。

こちらの、『はたらく細胞』の赤血球さん（CV.花澤香菜）こと、ヘモグロビンが酸素や二酸化炭素を運んでいます。しかし、一酸化炭素は酸素が不足しているため、血液中の酸素を奪ってしまいます。さらに、酸素よりもヘモグロビンと結合しやすいので、酸素を運ぶことができなくなってしまいます。なので、大量に一酸化炭素を吸ってしまうと、酸素が足りなくなり、代わりに一酸化炭素が血液に取り込まれてしまい、死に至ってしまうのです」

MAX
「それは怖いですね…。防ぐ方法はあるんですか？」

ひこまる先生
「一酸化炭素は主に、不完全燃焼によって発生します。特に冬は、ヒーターを使ったりすると思いますが、しっかり換気をすることです。
　わかりやすくいうと、火事での死因の一番は、一酸化炭素中毒なんです。燃えることで酸素が少なくなり、二酸化炭素にならず一酸化炭素になってしまうので、危険なんです。火事には当然気をつけなければなりませんが、ちゃんと換気するようにしましょう」

一同
「はーい！」

ひこまる先生
「まだまだ炭素については語りつくせないので、続きは次回の授業にしたいと思います。
　YMTさん、ダイヤモンドについては、次回を楽しみにしてくださいね！」

YMT
「は、はいっ（照）」

ひこまる先生
「それでは、炭素の授業、前編を終わります」

続きの中編・後編はこちら

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