What is マグネシウム?
マグネシウム (symbol Mg) is element 12 on the periodic table, a アルカリ土類金属 in period 3, group 2. The metal at the centre of chlorophyll — and the one that burns with a light bright enough to blind a camera. At room temperature it is a solid.
物語
マグネシウムとは何か、そしてどのように発見されたか
軽くて強い金属です。クロロフィルや数百種類の酵素に不可欠です。
The discovery of マグネシウム
マグネシウムの発見と理解
Sir Humphry Davyの体系的なアプローチ
1808年のマグネシウムの発見は、前年にSir Humphry Davyがナトリウムとカリウムで成し遂げた革命的な成功から直接つながったものでした。国際的な称賛を得た電気分解の偉業を成し遂げたばかりのDavyは、新しい金属元素を生み出す可能性のあるほかのアルカリ土類化合物にも体系的に目を向けました。古代から薬効で知られていたMagnesia alba（酸化マグネシウム）が、次の標的になりました。
Davyは、ナトリウムの実験から水が電気分解を妨げることを学んでいたため、導電性を高めるために、ほとんど湿らせていない酸化マグネシウムを酸化水銀と混合して調製しました。当時最も進んだ電気装置だった強力な600枚電池を使い、Davyは1808年10月9日、その混合物に電流を流しました。これはナトリウムを発見してから、ちょうど1年と3日後のことでした。
最初の単離の試み
ナトリウムでの劇的な即時成功とは異なり、マグネシウムは非常に得にくいものでした。Davyの初期の実験では、新しい金属を含んでいるように見えるアマルガム（水銀合金）のごく小さな粒しか生じませんでした。純粋なマグネシウムを単離するには、19世紀初頭の技術を超える方法が必要でした。金属の高い反応性と酸素への強い親和性のため、水銀から分離することは極めて困難でした。
Davyは王立協会に予備的な結果を示し、「新しい金属が存在することの明確な証拠を得た」と発表しましたが、純粋な形で単離できなかったことも認めました。この部分的な成功を率直に認めたことは、ナポレオン軍がイギリス軍と戦っていた時代でさえ、Davyの仕事がヨーロッパ中で高く評価された厳格な科学的基準を示していました。
Antoine Bussyの突破口
純粋な金属マグネシウムの最初の単離は、1831年、パリのÉcole Polytechniqueでフランスの化学者Antoine Alexandre Brutus Bussyが成し遂げました。Bussyは巧妙な化学還元法を開発し、無水塩化マグネシウムを金属カリウムとともに白熱する白金るつぼで加熱しました。MgCl₂ + 2K → Mg + 2KCl。
Bussyの成功には、複数の技術的課題を克服する必要がありました。完全に無水の塩化マグネシウムを調製しなければならず（少しでも水があれば反応が損なわれます）、純粋な金属カリウムを入手し（当時も高価で製造が困難でした）、生成物の即時酸化を防ぐために不活性雰囲気中で反応を行う必要がありました。高価ではありましたが、白金製の装置は反応の高温に耐えるために不可欠でした。
Michael Faradayの貢献
Davyの元助手で、王立研究所を代表する科学者となったMichael Faradayは、1830年代にマグネシウムの性質の理解に重要な貢献をしました。Faradayは、自ら新たに発展させた電気分解の法則を用いて、マグネシウムの原子量を決定し、アルカリ土類金属の中での位置を確立しました。
Faradayの体系的な実験により、マグネシウムの注目すべき性質が明らかになりました。まばゆい白色の炎、二酸化炭素中で燃焼して炭素と酸化マグネシウムを生じる能力、そして強い還元力です。これらの特徴は、後に写真、花火、冶金におけるマグネシウムの用途で極めて重要であることがわかりました。
工業的発展
マグネシウムの商業生産は、1886年にドイツの化学者Robert BunsenとAugustus Matthiessenが、溶融した塩化物塩からマグネシウムを製造する電解法を開発するまで、実用的ではありませんでした。数十年にわたって改良されたこの方法により、大規模生産が可能になり、マグネシウムは工業用途で手頃な価格になりました。
第一次世界大戦は、軽量材料と焼夷装置に対する軍事的需要が技術革新を促したため、マグネシウムの発展を劇的に加速させました。イギリス政府とドイツ政府はマグネシウムの生産能力に多額の投資を行い、最初のマグネシウム合金製航空機部品や、ロンドン大空襲で焼夷弾として使用されたマグネシウム爆弾の破壊的な威力につながりました。
クロロフィルとのつながり
おそらくマグネシウムに関する最も深い発見は、1906年にドイツの化学者Richard Willstätterが、クロロフィル分子の中心にマグネシウムが含まれていることを証明したことです。この発見により、マグネシウムを欠いた植物がクロロシス（黄化）を起こす理由が説明され、地球上のほぼすべての生命を支える過程である光合成におけるマグネシウムの基本的な役割が確立されました。
1915年のノーベル化学賞を受賞したWillstätterの研究は、マグネシウムがちょうどよい大きさと電荷を持つため、クロロフィルのポルフィリン環と配位しながら、光合成に必要な急速な電子移動に十分な可逆性を保てることを示しました。この発見は、マグネシウムの宇宙における存在度を生命の基本的な化学と結びつけ、恒星内元素合成によって生物の複雑性に不可欠な元素が生み出されたことを明らかにしました。