化学

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生化学の基礎

このほかに、20世紀の化学のおもな発展としては、生化学の基礎がきずかれたことがあげられる。これは、体液の簡単な分析からはじまったが、その後、もっとも複雑な細胞成分の性質や機能を決定する方法が急速に発展した。

20世紀半ばには、生化学者は遺伝子暗号を解読し、あらゆる生命の根源である遺伝子の機能を説明した。この分野は巨大な分野に成長し、その研究は、分子生物学という新しい科学の1分野を生みだした。→ 遺伝学：核酸

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化学の最近の研究

現在の化学研究の最先端は、バイオテクノロジーと材料科学における最近の発展によって特徴づけられている。バイオテクノロジーの分野では、精緻な分析機器が利用できるようになり、ヒトのゲノムの配列についての国際的な研究がはじまった。この計画が成功すれば、分子生物学や医学の分野は、これまでとはまったくちがった性格のものとなるであろう。

物理学、化学、工学が学際的にむすびついた材料科学の分野では、先端材料や素子の設計ができるようになってきている。最近の例としては、77K(-196°C)で電気抵抗がなくなるセラミック化合物の高温超伝導体の発見がある。試料表面の像を原子レベルの解像度でとらえる走査型トンネル電子顕微鏡(→ 電子顕微鏡)が発明されたことにより、材料表面特性の研究がすすんでいる。→ 顕微鏡：超伝導

在来分野の化学的な研究に関しても、新しいより強力な分析手段の登場により、化学物質や反応についてのこれまでにはなかった詳細なデータがえられるようになった。たとえば、レーザー技術のおかげで、フェムト秒(10^-15秒、つまり10億分の1のさらに100万分の1秒)のレベルで気相化学反応の瞬間的な状況を把握できるようになった。

また、グラファイト(黒鉛)電極をつかってつくられたすす(煤)から、フラーレンとよぶサッカーボールのような形をしたC₆₀の化学式をもつ、まったく新しい形態の炭素が単離された。この物質の構造や化学的性質は、現在利用できる各種の分析技術を駆使して驚異的な早さで解明された。この物質のアルカリ金属塩のあるものは、超伝導性(→ 超伝導)をもっているということさえわかっている。

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化学工業

化学工業の成長と専門化学者の養成の関係については、興味深い歴史がある。約150年前までは、化学者は専門的な訓練をうけていなかった。化学は、ある問題に興味をいだいた人々の研究によって、発展してきたのであるが、これらの人々は、新たな研究者をそだてようという組織だった努力はいっさいしなかった。医者や裕福なアマチュアが助手をやとって研究することもよくあったが、このうちのほんのわずかな人が雇主の研究をひきついだにすぎなかった。

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化学教育

しかし19世紀初頭に、このような無計画な化学教育体制に、変化がおこった。研究活動について長い伝統をもつドイツで、多くの地方大学が設立されたのである。ドイツの化学者ユストゥス・リービッヒがギーセン大学に創設した化学教室は、実験を通じて教育をおこなう、はじめての研究室として、ひじょうに成功をおさめ、世界じゅうから生徒をあつめた。まもなくドイツのほかの大学もこれにならうようになった。

化学工業が新しい発見を活用しはじめたまさにその時代に、わかい化学者の大きな一団がこのような訓練をうけていた。この新発見の活用は、産業革命の時代にはじまった。たとえば、炭酸ナトリウムの製造法であるルブラン法は、最初の大規模生産プロセスのひとつであるが、1791年にフランスで開発され、1823年初めにイギリスで商業化されたものである。そのような成長産業の研究室では、訓練された化学の学生を雇用し、また大学の教授を顧問にすることができた。

この大学と化学工業との関係は、両者に利益をもたらした。また、19世紀末にかけての有機化学工業の急速な発展は、ドイツの染料・医薬トラストを生み、これによってドイツは第1次世界大戦にいたるまで、これらの分野で科学的優位性を保持した。第1次世界大戦後、ドイツの体制は、世界じゅうの工業国に導入され、化学と化学工業はさらにいっそう急速に発展した。

より最近のいくつかの工業開発のうちでは、酵素反応プロセスの利用が増大している(→ 酵素)。これは、おもに低コストで高い生産性をあげることができるからである。現在の産業界では、遺伝子を変換した微生物を利用した工業的製造法の研究がおこなわれている(→ 遺伝子工学)。

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化学と社会

化学は、人間の生活に対して、ひじょうに大きな影響力をもっている。初期のころは、化学技術は、自然界に存在する有用な物質を単離し、その新しい利用法をみつけだすために活用された。19世紀になると、天然に産出するものよりもすぐれた性質をもつ、まったく新しい物質を合成したり、あるいは天然のものよりも安価に製造するための技術が開発されるようになった。合成化合物がより複雑なものになるとともに、貴重な用途をもつまったく新しい物質があらわれた。プラスチックや新繊維が開発され、また新しい医薬によって多くの病気が克服された。同時に、これまではまったく別の科学であったものが、たがいに連結しはじめている。これまで物理学者、生物学者、地質学者はそれぞれの独自の技術をそれぞれの手法で開発してきたが、各科学ともそれぞれの手法にしたがって、物質とその変化を研究しているのだということが明らかとなった。化学は、これらの各科学の基礎となっている。これらの科学の間に誕生した地球科学や生化学といった分野は、その生みの親であるそれぞれの個別科学に刺激をあたえた。