What is 塩素?
塩素 (symbol Cl) is element 17 on the periodic table, a ハロゲン in period 3, group 17. A pale green gas that kills bacteria, bleaches fabric — and, bound to sodium, sits on your dinner table. At room temperature it is a gas.
物語
塩素とは何か、そしてどのように発見されたか
塩素は元素界のジキルとハイドです――命を守る一方で、致死性の毒物でもあります。気体の塩素は黄緑色の化学兵器で、毒性が非常に強いため、第一次世界大戦の塹壕で使用されました。しかしナトリウムと結びつくと、生命に不可欠な食塩になります。この二面性を持つ元素は、プールや飲料水を消毒して何百万人もの人々を水系感染症から救う一方、純粋な形では肺を侵し、数分で死に至らせることがあります。塩素系漂白剤は衣類を白くし、細菌の99.9%を殺すため、人類の公衆衛生における最も重要なツールの一つです。胃酸には塩酸として塩素が含まれており、金属を溶かすほど強力です。PVC管から農薬、医薬品からマイクロチップまで、塩素は現代生活のいたるところに存在します――ただし、純粋な恐ろしい形だけは決して身近にありません。
The discovery of 塩素
塩素の発見と歴史
初期の化学研究
塩素の物語は、スウェーデンの薬剤師Carl Wilhelm Scheele（1742-1786）が、スウェーデンのシェーピングにある小さな研究室で働いていたことから始まります。1774年の冬の日、Scheeleは軟マンガン鉱（二酸化マンガン）を塩酸（塩化水素酸）とともに加熱し、花を漂白し、肺を焼くような刺激臭のある黄緑色の気体を観察しました。彼はこの謎めいた物質を「脱フロギストン塩酸」と呼び、フロギストンが除かれた塩酸だと考えました。
Scheeleの1774年12月のノートには、次のように記録されています。「黄緑色の気体が発生した。非常に息苦しい臭いがあり、肺をひどく焼いた。」彼の反応（MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂）によって、記録上初めて純粋な塩素の気体が生成されました。
元素をめぐる論争
著名なフランスの化学者Claude Louis Berthollet（1748-1822）は、1785年から1789年にかけてScheeleの気体を詳しく研究しました。当初はScheeleの化合物説を支持していたBertholletは、この気体の際立った漂白性を発見し、さらし粉の商業生産を確立しました。しかし、彼はその気体に酸素が含まれていると確信し続け、「酸素化塩酸」と呼びました。
Antoine Lavoisier（1743-1794）が、すべての酸には酸素が含まれていなければならないと主張したことで、論争は激しさを増しました（ギリシャ語の「oxys genes」―酸を生じるもの）。これにより、塩素の本質をめぐる30年間の科学論争が生じました。
Humphry Davyによる決定的な証明
この謎を解いたのは、ロンドンの王立研究所にいたSir Humphry Davy（1778-1829）でした。Davyは新たに発明した電気分解装置を使い、緑色の気体を分解して、そこに含まれているはずの酸素を取り出そうとしました。1807年から1810年にかけて数か月実験を続けましたが、酸素を取り出すことはできませんでした。
1810年7月12日、Davyは王立協会で画期的な結論を発表しました。「私たちが検討してきた物体は化合物ではなく、単純な物質だと考えるようになった。」彼はそれをギリシャ語の「chloros」（淡い緑色）に由来する「chlorine」と名付け、ついに基本的な元素として認識しました。
Davyの同僚Michael Faraday（1791-1867）は、1823年に塩素の液化に成功して重要な裏付けを与え、その独自の物理的性質を示し、元素としての性質を確認しました。
産業革命とさらし粉
スコットランドの化学者で実業家でもあったCharles Tennant（1768-1838）は、1799年にさらし粉を開発し、繊維産業に革命をもたらしました。グラスゴーのセント・ロロックスにあった彼の工場は世界最大の化学工場となり、消石灰に塩素の気体を通して次亜塩素酸カルシウム [Ca(ClO)₂] を生産しました。
Tennantの革新は繊維製造を一変させました。バターミルクと日光を使う従来の漂白には6-8か月かかりましたが、塩素による漂白はわずか数時間で済みました。1815年までに、彼の会社は年間9,000トンを生産し、1,000人を超える労働者を雇用して莫大な利益を上げていました。
クロルアルカリ工業の誕生
現代の塩素産業は、Hamilton Young Castner（1858-1899）とKarl Kellner（1851-1905）が、食塩水から塩素と水酸化ナトリウムを生産する電解法をそれぞれ独自に開発したことから始まりました。Castnerの1892年の水銀法電解槽と、Kellnerの1894年の隔膜電解槽は激しく競争し、最終的に合併してCastner-Kellner Companyとなりました。
Herbert Henry Dow（1866-1930）は、1897年にDow Chemical Companyを設立し、アメリカの塩素生産に革命をもたらしました。彼の革新的な電解槽は、ミシガン州ミッドランドの地下かん水鉱床を利用し、1920年までにDowを世界最大の塩素生産者にしました。
第一次世界大戦と化学兵器
塩素の暗い歴史は、1915年4月22日、第二次イーペルの戦いでドイツ軍が168トンの塩素の気体を放出し、初の大規模な化学兵器攻撃を行ったことから始まりました。後にアンモニア合成でノーベル賞を受賞したFritz Haber（1868-1934）は、妻Claraの反対と抗議のための自殺にもかかわらず、この計画を指揮しました。
この攻撃により連合国軍の兵士5,000人が死亡し、さらに10,000人が負傷して、化学戦争の新時代が始まりました。その後、双方がより高度な化学兵器を開発しましたが、塩素は目で見えることと、散布方法が粗雑だったため、効果には限界がありました。
公衆衛生の革命
塩素の最大の功績は、水の消毒を通じて現れました。John L. Leal（1858-1914）は、1908年にニュージャージー州ジャージーシティで、自治体の水道水を継続的に塩素消毒する最初の事例を実施しました。「化学物質による中毒」を恐れる住民から法的な異議申し立てを受けましたが、Lealのシステムは2年以内に腸チフスによる死亡をなくしました。
Abel Wolman（1892-1989）とLinn Enslowは塩素消毒の科学を発展させ、投与量の計算と残留塩素の監視を確立しました。これらは世界的な基準となりました。彼らの研究によって何十億人もの人々に安全な飲料水が提供され、20世紀最大の公衆衛生上の成果の一つとなっています。