物質

鍋・包丁・ナイフ・釘・レールは、鉄でできています。
鏡やレンズは、ガラスでつくらています。

このような鉄やガラスは、物質とよばれています。水・食塩・でんぷんも物質です。

ナイフや包丁など、鉄でできたものを湿り気のあるところに長いあいだ放りっぱなしにしておくと、さびることがあります。

さびた鉄は、もとの鉄とは違う物質です。

ごはんをゆっくり噛んでいると、甘い味がでます。
これは、米のでんぷんが、糖にかわるからです。でんぷんと糖とは、違った物質です。

このように、ある物質が、別の違う物質にかわることを、化学変化といいます。

化学変化を研究する学問が化学です。

金属の発見

人間が、はじめて利用した化学変化は、木や草を燃やすことでした。
石をつり上げて、かまどのようなものをつくり、その中で木や草を燃やすとよく燃えることを知ったからです。

また、上や粘土を焼いて、陶器からくることも覚えました。
これは、いまから7000～8000年も昔のことです。

火を起こしたり、土器を火で焼きかためたりしているうちに人問は、ぴかぴか光る金属の銅を発見しました。

たぶん、銅をふくんだ鉱物が、かまどの土で石の中に混じっていたのでしょう。
人々は、銅をふくんだ鉱物を集めてかまどで焼き銅を取り出すようになりました。

そのうちに、銅にすずを混ぜた青銅が発明されました。
西南アジアでは700年ぐらいまえから、青銅の刀やくわが使われていたようです。
鉄が使われるようになったのは、銅や青銅より遅く、およそ4000年くらい前からです。
鉄の取り出しかたが、銅より難しかったからです。

古代文明社会で知られていた金属は、銅・鉄・すず・鉛・金・銀・水銀です。
このように、金属を取り出したり、使ったりしているうちに昔の人の化学の知識は、どんどんすすみました。

ガラス器具の発明

だんだん時代がすすむにつれて、陶器のつくりかたも進歩してきました。
うわぐすりを発明して、陶器に塗って焼くようになったのです。

粘土を焼いただけの壺では、水がもれます。
うわぐすりを塗って焼いた壺は、水がもらないばかりか、非常にきれいです。

また、うわぐすりをもとにして、ガラスがつくられるようになりました。
およそ、2000年くらい前のことです。

ガラスを加工して、複雑な形の器もできるようになりました。
どろどろに溶けたガラスを管にくっつけて、息を吹き込んでつくるのです。

同じころ、エジプト人はすでに、ガラスの蒸留器をつくっています。
そして、バラの花などを蒸留し、香りのよい、香水のもとををつくりました。

硫酸・硝酸の発見

8世紀から10世紀のころ、アラビアやイタリアで大切な物質が発見されました。

それは硫酸と硝酸です。

硫酸は、ガラスの蒸留器にミョウバンという物質を入れて熱するとできます。
また、ミョウバンに、硝石という物質を混ぜて熱すると、硝酸ができます。

この硫酸や硝酸は、混じりけのある金や銀を混じりけのないものにするために役立ちました。

これらの酸の発見で、化学変化についてたくさんのことがわかりいろいろな新しい物質が、酸によってつくられるようになりました。

錬金術

ヨーロッパでは、中世からルネサンス時代にかけて、錬金術が研究されました。
これは、銅・すず・鉛・水銀などのような、値打ちの低い金属を金や銀のような値打ちの高い金属にかえようとするものです。

もちろん、錬金術で銅・すず・鉛などを金や銀にかえることは失敗に終わりました。

しかし、錬金術を研究していた人たちは、金属やその化合物を詳しく調べました。また、自分たちの研究を本に書き残しています。

このおかげで、その後の化学変化の知識はずっと増えたのです。

頑固なキリスト教

キリスト教をおおやけに信じてもよいようになったのは1600年ぐらい前です。
そして、たちまちのうちに、ヨーロッパ中に広まりました。
しかし、このキリスト教は、科学の味方ではありませんでした。

キリスト教を信ずる人たちは「聖書に書いてあることは、絶対に間違いがない。

自然のいろいろなことを研究しても、本当のことはわからない。
なぜならば宇宙は神様がお作りになったのだから」ということを信じていました。

そのため「地球はまるい」というギリシアの科学者たちが明らかにしたことにたいしても、反対しました。

そして「地球は平たく、宇宙の中心にあるのだ」という考えを広めました。

科学と神学

今から700年ぐらい前です。
トマス＝アクイナスという、キリスト教を熱心に信じている学者があらわれました。
アクイナスは、アリストテレスやプラトンの考えを取り入れてキリスト教の学問（これを神学といいます）をつくりあげました。

5月は、まったく科学とかけ離れた学問でした。
しかし人々は、神学の勉強がいちばん、大切なものだと考えました。

また、本当の科学のかわりに、星占いやつまらない金属を金や銀にかえようとする錬金術などの偽の科学もさかんになりました。

そのころ、さかんに読まれた動物物語には「頭がライオンで、体は蟻の形の動物がいた」などと書いてあります。

このように、ヨーロッパでは本当の科学をかえりみないような時代が数百年も続きました。
折角ギリシア人がつくりあげた科学の知恵は、ほとんど忘れられたままだったのです。

ギリシアの科学を受け継いだアラビア人

ヨーロッパでは、まだまだ科学は暗闇の中にありました。
このころ、ヨーロッパの東のほうでは、アラビア人が活躍していました。

アラビアの文化が栄えたのは、およそ1200年ぐらい前から900年ぐらい前までの300年のあいだです。

ギリシアの学問とアラビア人

アラビア人は、ギリシアの科学を研究しました。
アラビアの町、ダマスカスやバグダッドには、天文台や科学の研究所がつくられました。
ここで、ギリシアの科学の本がどんどんアラビア語に直され、研究されました。

もちろん、そのまま暗記したり、信じこんだりしたのではありません。
内容をよく調べ、間違ったところは直しました。

新しいことを発見すると、付け足したりしたのです。
このように、ギリシアに栄えた科学は、アラビア人に受け継がれ後になって西ヨーロッパヘ伝えられました。

アラビア人のほかにギリシアの科学を受け継いだのはずっと後に、東ヨーロッパに栄えたビザンチン帝国の人々でした。

アラビア数字

アラビア人は、ギリシア人からだけでなくインド人からも、いろいろな知恵を受け継ぎました。

とくにインド人が発明した0の記号と、1,2,3……などの数字はアラビア人の手で西ヨーロッパに伝えられたのでアラビア数字といわれるようになりました。

位どりの原理を使って、どんな数でも表わせるアラビア数字は数学の計算に非常に便利です。

この数字の発明は、科学のうえでの、非常な手柄です。

元素

水は水素と酸素とに分解されますが水素や酸素はどのような科学的方法を使ってもほかの物に分解することはできません。

水素や酸素のように、いろいろな物のもとになりそれ以上は決して分解されないような物を元素といいます。

元素の種類

現在知られている元素の種類は100以上あります。
これらの中には、金・銅・鉄などのように金属として知られている元素かあり
これらは金属元素といわれています。

また、水素・酸素・塩素などのように、金属でない元素がありこれらは非金属元素とよばれています。

このほかに、ゲルマニウム・スズ・アンチモンなどのように金属元素と非金属元素の両方の性質をもっている元素があります。

このような元素は、特に両性元素といわれています。
元素の分け方には、このほかいろいろあります。

例えば、水素・酸素などのようにふつうの状態で気体の元素は、気体元素といわれていますしウランやラジウムなどのように放射能をもっている元素は放射性元素といわれています。

元素の歴史

自然を形づくっている、あらゆる物のもとは何かということは紀元前から考えられていました。

古代中国やインドの「すべての物質は、地・水・火・風・空よりなる」という五大説や古代ギリシアの「あらゆる物質のもとは、水・風・土・火の四つである」という四元素説などが有名です。

しかし、このころの説はただ頭の中で考えられたものであって実際にその説を証明する実験は行われませんでした。

もちろん、これらの説は正しくはありませんでしたがすべての物質のもとになる物すなわち元素という物かあるということを予言した点ではすぐれた考えであるといえます。

中世に経ってから、金でない物を金にかえることと不老不死の薬をつくることを目的とした錬金術が盛んになり、1000年以上も錬金術師の時代がつづきました。

このころの錬金術師たちは水銀と硫黄、あるいは、水銀・硫黄・塩を元素だと考えていました。
錬金術の目的こそ達せられませんでしたが錬金術師たちの長い間の努力によっていろいろな物の扱い方やつくり方の技術はたいへん発達しました。

17世紀以後に、実験をもとにして物を扱う方法が盛んになりイギリスのボイル、フランスのラボアジエなどのすぐれた科学者があらわれて、現在のような元素の考え方が確立されました。

18世紀から19世紀にかけて、次々と新しい元素が発見され今では92種の自然元素が知られています。

また、物質のいちばんもとであると考えられていた元素も特別な方法で変化させ違った種類の元素にすることができるようになりました。

この方法で、11種の人工元素がつくりだされています。