クエリ: 1774年にアントワーヌ・ラヴォアジエが提唱した、「化学反応の前と後で物質の総質量は変化しない」とする化学の法則を「何の法則」というでしょう?
文章: 質量保存の法則 フランスの科学者、アントワーヌ・ラヴォアジエは1774年、当時としては精密な定量実験を行った結果、化学反応の前後では質量が変化しないとの結論を得て、後にこれを「質量保存の法則」として元素の概念と共に提唱した。ラヴォアジエは、化学反応によっては元素が分裂して増加したり、消滅して減少したり他の元素に転化したりしない、と述べたのであった。 (なお、この考えから出発して、定比例の法則と倍数比例の法則が発見され、原子、分子および化学量論の概念が確立してゆくことになり、ラヴォアジエは「近代化学の父」と呼ばれることになる。)これらの考え方をさらに拡張して、物質は不滅であるとする「物質不滅の法則」が唱えられるようになった。
文章: 化学平衡 可逆反応が平衡にあるときに平衡を支配する条件は、温度、圧力、濃度であり、これらを変化させると一方への反応が進み新たな平衡状態に達する。このような、新たな平衡状態に変化することを、平衡移動または化学平衡の移動という。 平衡移動に関しアンリ・ルシャトリエは、実験を繰り返し次の結果を得た。 これがルシャトリエの原理と呼ばれるものである。この原理は化学平衡だけでなく、気液平衡や溶解平衡など、化学変化を伴わない物理的な平衡にも当てはまる普遍的な法則である。 文章: アントワーヌ・ラヴォアジエ 同年1789年7月14日にはバスティーユ襲撃が勃発しフランス革命が進行。当時ラヴォアジエはパリで貴族階級の補足代議員を務めていた。 1790年には各温度を測り、体積の蒸留水の質量を測定して新しい質量の単位を決議するため新度量衡法設立委員会の委員を務めた。この頃にはラヴォアジエの実験の対象は気体の化学から、呼吸と燃焼の関係性を調べる生理学的なものに移っていった 1791年に徴税請負制度は廃止されたが、フランス国王ルイ16世に財政面の手腕を見込まれて国家財政委員に任命された。ラヴォアジエはフランスの金融および徴税制度を改革しようとした。 文章: エネルギー保存の法則 ルネ・デカルトやゴットフリート・ライプニッツが、それぞれの仕方でこれを主張し、それぞれの支持者によって議論が長年に渡り行われた。19世紀の中ごろ、ユリウス・ロベルト・フォン・マイヤー、ジェームズ・プレスコット・ジュール、ヘルマン・フォン・ヘルムホルツらによって、「力学的・熱・化学・電気・光などのエネルギーは、それぞれの形態に移り変わるが、エネルギーの総和は変化しない(保存される)」と主張された。20世紀にアルベルト・アインシュタインによって、質量とエネルギーの等価性という考え方が提唱され、別の形での保存が主張されたが、その有効性や有効範囲については、疑問視されることも多かった。現在ではエネルギー保存の法則は、しばしば「最も基本的な物理法則の一つ」と考えられている。多くの物理学者が、自然はこの法則にしたがっているはずだ、と信じているのである。 文章: 運動量保存則 運動量保存則(うんどうりょうほぞんそく、英: law of momentum conservation)とは、ある系に外力が働かない限り(閉鎖系)、その系の運動量の総和(全運動量)は不変であるという物理法則(保存則)である。運動量保存の法則ともいう。最初、デカルトが『哲学原理』の中で質量と速さの積の総和を神から与えられた不変量として記述したが、ベクトルを用いて現在の形の運動量とその保存則を導いたのはホイヘンスである。 外力が働かない問題の例としては、物体の衝突問題がある。二体の衝突問題は、エネルギー保存の法則と運動量保存則を考えることで解くことができる。完全弾性衝突のときのみ物体の運動エネルギーは保存される。一方、完全弾性衝突に限らず外力が働かない限り、運動量は保存される。 文章: 原子模型 ジョン・ドルトンは、この先行研究を調査し発展させ、後に「倍数比例の法則」という新しい考え方を提唱した。同じ2つの元素を組み合わせて、さまざまな化合物を作ることができる場合、それらの化合物における2つの元素の質量の比は、小さな整数で表わされるというものである。これは、当時のドルトンらをはじめとする化学者たちが観察した化学反応によく見られる傾向であった。 このように、化学物質は任意の量で反応するのではなく、基本的な不可分の質量単位の倍数で反応することを示唆している。 ドルトンは著作の中で、「原子」という言葉を、今日の慣例のように元素を厳密に指すのではなく、あらゆる化学物質の基本的な粒子を指す言葉として使用した。また、ドルトンは「分子」という言葉を使わず、代わりに「複合原子(compound atom)」、「基本原子(elementary atom)」という言葉を使っていた。ドルトンは、化学元素はそれぞれ一種類の単一の原子から構成され、化学的な手段によって変化させたり破壊することはできないが、結合してより複雑な構造、つまり化合物を形成することができると提唱した。これは、ドルトンが実験と結果の検証に基づいて到達した結論であり、真に科学的な原子論となった。 文章: 化学反応式 化学反応式と関連するものに熱化学方程式やイオン反応式、半反応式などがある。 文章: アボガドロの法則 ほとんどの化学者には省みられなかったアボガドロの説ではあるが、少数の化学者がこれに興味をもち検証を行なおうとしていた。 ジャン・バティスト・アンドレ・デュマは常温で気体でない物質の蒸気密度を測定する方法を開発した。 しかし、いくつかの物質では高温で解離反応が起こってしまい、アボガドロの仮説を否定するような結果も得られてしまった。 この問題が解決されるのはずっと後の1865年にアドルフ・ヴュルツにより気体の解離反応が発見されてからのことである。 有機化学の進展に伴い置換反応が発見され電気化学二元論が揺らぎ始めたころ、ジェラールは1839年にすべての物質が2つの根が接合したものであるという残余の理論を提唱した。 残余の理論を採用すると、ベルセリウスの原子量・分子量決定法に問題があることが分かった。 ベルセリウスは金属 M の酸化物の組成式を MO と考えていたため、1価の金属の原子量がすべて真の値の2倍になっていた。 そしてカルボン酸の分子量を銀塩の組成から決定していたため、カルボン酸の分子量も真の値の2倍になってしまっていた。 ここでジェラールはカルボン酸の塩素置換反応に残余の理論を適用すると、塩化水素の分子量も従来の2倍になってしまうということに気づいた。 ジェラールは金属 M の酸化物の組成式は M2O であるとすれば一貫性が得られ、またアボガドロの仮説が成立することを示した。 しかし、ジェラールはこの分子量の改訂には消極的であり、むしろ一貫性を持てない分子量の概念を放棄したいと考えた。 文章: ヤコブス・ヘンリクス・ファント・ホッフ 博士号取得前の1874年、ファント・ホッフは有機化学についての重要な論文『現在の化学において用いられている構造式を空間的に拡大する試みについて』を発表し、光学活性の説明として炭素の化学結合(共有結合)が正三角錐の頂点に配置されるという説(不斉炭素原子)を提唱した。パストゥールが発見していた光学異性体を説明するものである。同門のル・ベルが独立にほぼ同じ内容のモデルを提案したため、ルベル・ファントホッフの法則(英語版)と呼ばれる。この理論は後にフィッシャーが糖類を詳しく研究した結果確実なものとなる。1874年、ファント・ホッフは立体化学についての成果を La chimie dans l'space という著書にまとめた。彼の理論は革新的であり、当時の学会からは批判が大きかった。 文章: 物質 ドルトンは原子説を提唱し、アボガドロは分子説を提唱した。ラボアジェによる質量保存則の確立以来、質量が物質を特徴づける本質的な量と考えられるようになった。物質は置かれた条件により種々の相転移を起こす。特に分子や原子が集まって構成された多くの物質は、固体・液体・気体と呼ばれる3つの相をとる。それ以外にも、ボース=アインシュタイン凝縮、超流動相、超臨界流体などの特殊な形態をとることもある。 20世紀初頭までは、主に哲学の分野から派生して、物体の力学的運動の法則など根元的な原理の解明を目的とした物理学(Physics)と、中世や産業革命以降、新たな化合物の合成等を主な目的として、より工学的な要素を伴って発展した化学(Chemistry)の境界は割合に明確であった。しかし原子の存在が確認されると、化学の分野において量子力学等の理論を用いて化合物の構造や化学反応を解明しようとする化学物理学や、原子核物理と化学が融合した核化学と呼ばれる分野が出現した。現在では、物理と化学の明確な境界を見出すことは難しく、主に学校教育における伝統的な区分が慣習的に続いている側面もある。 次に化学変化の例を挙げる。 文章: 遷移状態理論 アレニウスの式は経験的観察から導かれ、1つかそれ以上の反応中間体が反応物(始原系)から生成物(生成系)への変換に関与しているのかといった機構的考察を無視している。したがって、この法則と関連した2つのパラメータ、前指数因子(英語版)(A)と活性化エネルギー(Ea)を理解するためにはさらなる理論の発展が必要であった。アイリングの式をもたらしたTSTはこれら2つの問題の解決に成功した。しかしながら、アレニウスの速度則が発表された1889年から、アイリングの式がTSTから導かれた1935年まで、46年が経過していた。この間、多くの科学者と研究者がこの理論の発展に大きく貢献した。 文章: ペテル・ボーゲ ペテル・ボーゲ(Peter Waage, 1833年6月29日 - 1900年1月13日)は、ノルウェーの化学者である。日本では名がペーテルまたはペーター、姓はワーゲと表記されることもある。1864年から1879年にかけて、化学者・数学者の義兄カトー・グールベリ(Cato Maximilian Guldberg, グルベルグまたはグルベアとも表記される)と共に質量作用の法則を発見、確立した。 文章: ザイツェフ則 アレクサンドル・ザイツェフは1875年にJustus Liebigs Annalen der Chemieで脱離反応の生成物に関して観察した結果を初めて発表した。この論文にはザイツェフの学生が行った独自の研究が含まれているが、主に文献のレビューであり、それ以前に発表された研究に大きく依存していた。この中でザイツェフはヨウ化アルキルの脱ハロゲン化水素(英語版)において多く生じる位置化学を予測するための単に経験的な法則を提案した。この法則は他のさまざまな脱離反応にも適用できることが分かった。ザイツェフの論文は20世紀を通してよく参照されたが、教科書で「ザイツェフ則」という用語が使われ始めたのは1960年代になってからであった。この法則を最初に発表したのはザイツェフではない。 文章: ジェルマン・アンリ・ヘス ジェルマン・アンリ・ヘスはスイス生まれのロシアの化学者である。ロシア名はゲルマン・イヴァノヴィチ・ゲス。 化学反応の反応熱の総量は、その反応の初めの状態と終わりの状態で決まり、途中の経路には関係しないというヘスの法則を1840年に発表した。時期的にはマイヤーがエネルギー保存則の論文を書く2年ほど前である。 ジュネーヴに生まれたが、家族と共にロシアに移住した。両親ともに家庭教師を務めていたことから、ドイツ語とフランス語を習得した。現在のエストニアのドルパート大学で医学と薬学を学び、医師の資格を習得。その後ストックホルムのベルセリウスのもとで化学を勉強した。イルクーツクで産科医・眼科医として勤めたのち、1830年からサンクトペテルブルクに移り、教員養成機関・師範学本校の化学の教授になった。1838年にはミハイロフスキー砲兵学校の教官にも就任している。ヘスの法則についての論文は1840年に発行された。1831年には化学の教科書"Основания чистой химии"を発表、改訂を重ねながら長く利用された。病気のため1848年に師範学本校教授を辞し、翌年には砲兵学校教官も辞任、1850年に亡くなった。 それ以外の業績としては、鉱物に関する研究があり、銀とテルルの鉱石にヘッス鉱(Hessite)の名前が残されている。1832年には、ウラル山脈でクロムに富む柘榴石を発見し、セルゲイ・ウヴァーロフ伯爵にちなんでウバロバイトと命名した。 文章: ロバート・ボイル 温度が一定の場合、気体の体積は圧力に反比例することを発見。この法則はボイルの法則と呼ばれる。のちにジャック・シャルルがこの法則を温度変化が生じた場合について一般化したボイル=シャルルの法則を発見した。 ゲーリケが発明した真空ポンプを改良。のちにラカーユがこれらの真空ポンプの発明と改良を記念してポンプ座を設定した。 1661年、さまざまな化学反応が微小な粒子の運動によって起こるとした方が、アリストテレスの4元素説(空気、水、土、火)よりも妥当であると提唱した。 文章: 化学反応 19世紀後半に定量分析法が確立し20世紀にかけて発展することで化学物質の変化量が測定できるようになると、化学平衡や反応の進行する速度について、反応速度式として定式化され物質量やモル濃度そして温度が化学反応の成分量やその変化量に強く影響を及ぼすことが明らかとなった。熱力学により分子(あるいは)原子に共通な振る舞いが物理学的に説明付けられる様になり、化学平衡や反応速度について物理化学的な理論が確立されるに至った。化学反応における成分量の決定因子とその変化の早さは、化学ポテンシャルで代表される広義の熱力学と反応速度論により体系付けられる。化学ポテンシャルは熱力学第二法則を物理化学的に解釈した指標であり、反応(あるいは平衡)の進行方向を決定付ける。反応速度論により、反応速度が物質量や温度により受ける影響を分子などの微視的な振る舞いとして説明づけられるようになった。 反応速度論、特に遷移状態理論により化学反応を熱力学や統計力学のような集団についての理論ではなく、反応物の分子同士の作用として理論付けることが可能になった。今日では反応の種類ごとに分子構造と化学反応を関連付ける反応機構モデルを構築することで化学反応が研究される。 反応機構モデルを構築する基礎原理として、電子が帰属する価電子または共有結合の移動として化学結合を扱い、半経験的原理として有機電子論が体系付けられた。有機電子論やHSAB則において経験的に仮定された電子対の振る舞いは量子化学の分子軌道法で定式化することが可能である。また、ペリ環状反応等いくつかの立体特異的な反応機構は古典的な電子の振る舞いでは説明づけることはできず、分子軌道の結合規則に関する原理を扱うフロンティア軌道理論により反応機構が説明付けられる。