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カール・ヴィルヘルム・シェーレ（ドイツ語: [ ˈʃeːlə ]、スウェーデン語: [ ˈɧêːlɛ ]、1742年12月9日 - 1786年5月21日[ 2 ]）は、ドイツ系スウェーデン人[ 3 ]の薬学化学者であった。
シェーレは酸素を発見した（ただし、ジョセフ・プリーストリーが先に発見を発表した）ほか、モリブデン、タングステン、バリウム、窒素、塩素などの元素を特定した。シェーレは酒石酸、シュウ酸、尿酸、乳酸、クエン酸などの有機酸、およびフッ化水素酸、シアン化水素酸、ヒ酸を発見した。[ 4 ]彼は生涯を通じてスウェーデン語よりもドイツ語を話すことを好んだ。これは、スウェーデンの薬剤師の間ではドイツ語が一般的に話されていたためである。[ 5 ]
医師らは、彼は化学者として生涯を過ごし、水銀中毒で亡くなったと述べた。 [ 6 ]
シェーレは、当時神聖ローマ帝国領内のスウェーデン領であった西ポメラニアのシュトラールズントで生まれた。 [ 2 ]シェーレの父、ヨアヒム（またはヨハン[ 2 ] ）クリスティアン・シェーレは、ポメラニアの名家出身の穀物商人兼醸造業者であった。 [ 2 ]彼の母はマルガレータ・エレオノーレ・ヴァルネクロスであった。[ 2 ]
シェーレの両親の友人が彼に処方箋の読み方と化学記号や薬学記号の意味を教えた。[ 2 ]そして1757年、14歳のカールは、別の家族ぐるみの友人で薬剤師のマルティン・アンドレアス・バウフのもとで薬剤師見習いとしてヨーテボリに送られた。 [ 5 ]シェーレはこの職を8年間務めた。この間、彼は夜遅くまで実験を行い、ニコラ・ルメリー、カスパー・ノイマン、ヨハン・フォン・レーヴェンシュテルン＝クンケル、ゲオルク・エルンスト・シュタール（フロギストン説の提唱者）の著作を読んだ。シェーレの後の理論的考察の多くはシュタールに基づいていた。[ 2 ]
In 1765 Scheele worked under the progressive and well-informed apothecary C. M. Kjellström in Malmö, and became acquainted with Anders Jahan Retzius who was a lecturer at the University of Lund and later a professor of chemistry at Stockholm. Scheele arrived in Stockholm between 1767 and 1769 and worked as a pharmacist.[2] During this period he discovered tartaric acid and with his friend, Retzius, studied the relation of quicklime to calcium carbonate.[2] While in the capital, he also became acquainted with figures including Abraham Bäck, Peter Jonas Bergius, Bengt Bergius and Carl Friedreich von Schultzenheim.[2]
In the fall of 1770 Scheele became director of the laboratory of the great pharmacy of Locke, at Uppsala, about 65 km (40 mi) north of Stockholm. The laboratory supplied chemicals to Professor of Chemistry Torbern Bergman. A friendship developed between Scheele and Bergman after Scheele analyzed a reaction which Bergman and his assistant, Johan Gottlieb Gahn, could not resolve. The reaction was between melted saltpetre and acetic acid that produced a red vapor.[2][7] Further study of this reaction later led to Scheele's discovery of oxygen (see "The theory of phlogiston" below). Based upon this friendship and respect, Scheele was given free use of Bergman's laboratory. Both men were profiting from their working relationship. In 1774 Scheele was nominated by Peter Jonas Bergius to be a member of the Royal Swedish Academy of Sciences and was elected 4 February 1775.[2] In 1775 Scheele also managed for a short time a pharmacy in Köping. Between the end of 1776 and the beginning of 1777 Scheele established his own business there.[2]
On 29 October 1777, Scheele took his seat for the first and only time at a meeting of the Academy of Sciences and on 11 November passed the examination as apothecary before the Royal Medical College, doing so with the highest honours. After his return to Köping he devoted himself, outside of his business, to scientific researches which resulted in a long series of important papers.[2]
Isaac Asimov called him "hard-luck Scheele" because he made a number of chemical discoveries that were later credited to others.
シェーレは十代の頃には、1770年代に主流だった気体理論、すなわちフロギストン説を学んでいた。フロギストンは「火の物質」と分類され、あらゆる燃焼物質から放出され、それがなくなると燃焼は停止すると考えられていた。シェーレは酸素を発見した際、それが燃焼を促進することから「火の空気」と呼んだ。シェーレは、自身の発見がフロギストン説を否定するものではないと考えていたため、酸素をフロギストン説の用語を用いて説明したのである。
シェーレは酸素を発見する以前、空気の研究を行っていた。 空気は化学反応が起こる環境を構成する要素ではあるが、反応自体には影響を与えないと考えられていた。シェーレは空気の研究を通して、空気は「火の空気」と「汚れた空気」の混合物、つまり2種類のガスの混合物であると結論づけた。シェーレは硝石（硝酸カリウム）、二酸化マンガン、重金属硝酸塩、炭酸銀、酸化水銀などの物質を加熱する実験を数多く行った。これらの実験すべてにおいて、彼は同じガス、すなわち「火の空気」を分離した。シェーレはこのガスが、発熱反応中に放出される物質中のフロギストンと結合していると考えていた。
しかし、彼の最初の出版物である『空気と火に関する化学論文』は、1775年に印刷業者スウェデルスに届けられたものの、出版されたのは1777年になってからで、その頃にはジョセフ・プリーストリーとアントワーヌ・ラヴォアジエは既に酸素とフロギストン説に関する実験データと結論を発表していた。シェーレは、ジョセフ・プリーストリーとアントワーヌ・ラヴォアジエの2人と共に酸素を発見したとされている。最初の英語版である『空気と火に関する化学的観察と実験』は1780年に出版され、「空気と火に関する化学論文」という序文が付されている。[ 8 ]
シェーレは、パリの同時代人アントワーヌ・ラヴォアジエが慣れ親しんでいた高価な実験装置を用いずに、驚くほど多作で重要な成果を上げた。ラヴォアジエ、プリーストリー、シェーレらの研究を通して、化学は一貫した手順を持つ標準化された分野となった。シェーレは、後にラヴォアジエが酸素と名付けた物質の発見の重要性を理解できなかったが、彼の研究は、長らく信じられてきたフロギストン説を放棄する上で不可欠であった。[ 9 ]
シェーレがまだ酸素と名付けられていなかった気体の研究を始めたきっかけは、後にシェーレの友人となるウプサラ大学の教授、トルベルン・オロフ・ベルクマンからの苦情だった。ベルクマンはシェーレに、シェーレの雇用主から購入した硝石を長時間加熱すると、酢酸と接触した際に赤い蒸気（現在では二酸化窒素として知られている）が発生すると伝えた。シェーレはすぐに、硝石が熱によってフロギストンを吸収し（現代の用語で言えば亜硝酸塩に還元され）、酸（弱酸であっても）と結合すると活性成分として新たなフロギストンガスを放出するのだと説明した。
ベルクマンは次に、シェーレにマンガン(IV)酸化物の性質を分析するように提案した。シェーレはマンガン(IV)酸化物の研究を通して、「火の空気」（彼が酸素につけた名前）の概念を発展させた。彼は最終的に、酸化水銀、炭酸銀、硝酸マグネシウム、その他の硝酸塩を加熱することによって酸素を得た。シェーレは自分の発見についてラヴォアジエに手紙を書き、ラヴォアジエは結果の重要性を理解することができた。彼の酸素の発見（1771年頃）は、プリーストリーとラヴォアジエの対応する研究よりも時系列的には早かったが、彼はこの発見を1777年まで発表せず、ライバル2人が発表した後だった。[ 10 ]
シェーレ自身は常に何らかの形のフロギストン説を信じていたものの、彼の研究はフロギストンを非常に単純な形に還元した。ただし、シェーレの時代の化学者たちは、光と熱は元素であり、それらと結合して存在すると考えていたため、事態は複雑になった。そのため、シェーレは水素はフロギストン（物体が燃焼すると失われる還元性物質）と熱から構成されていると仮定した。シェーレは、火、空気、または酸素（彼は酸素を空気の活性成分とみなし、空気の4分の1を占めると推定した）が物体中のフロギストンと結合して光または熱を生成すると推測した（光と熱は、フロギストンと酸素の異なる割合から構成されていると考えられていた）。
後に他の化学者たちが、水素を燃焼させると水が生成されること、金属が錆びると重量が増加すること、熱い鉄に水をかざすと水素が発生することを示したとき、シェーレは自身の理論を修正し、酸素は水の塩（または「塩分成分」）であり、鉄に加えると水が再生され、それが錆として鉄の重量を増加させると提唱した。
シェーレは酸素の発見で共同で認められているだけでなく、バリウム（1772年）[ 11 ] 、マンガン（1774年）[ 12 ] 、モリブデン（1778年） [ 13 ]、タングステン（ 1781年）[ 14 ]などの他の化学元素や、クエン酸[ 15 ]、乳酸[ 16 ]、グリセロール[ 17 ]、シアン化水素（水溶液中では青酸としても知られる）[18]、フッ化水素[ 19 ] 、硫化水素（1777年）などのいくつかの化学化合物も最初に発見したとされている。[ 20 ]さらに彼は低温殺菌に似たプロセスを発見し、[ 21 ]リンを大量生産する方法（1769年）も発見したため、スウェーデンは世界有数のマッチ生産国となった。
シェーレは1774年に、酸素の単離よりも革命的と言えるもう一つの非常に重要な科学的発見をした。友人のヨハン・ゴットリープ・ガーンから贈られた軟マンガン鉱（不純な二酸化マンガン）の標本から、石灰、シリカ、鉄を特定したが、他の成分（シェーレが新元素として存在していたと認識していたものの単離できなかったマンガン）を特定できなかった。軟マンガン鉱を温かい砂浴の上で塩酸で処理すると、強い臭いのある黄緑色のガスが発生した。[ 22 ] 彼は、ガスが開いた瓶の底に沈み、通常の空気よりも密度が高いことを発見した。また、このガスは水に溶けないことも確認した。コルクを黄色に変え、濡れた青色リトマス紙と一部の花の色をすべて取り除いた。彼はこの漂白作用のあるガスを「脱フロギストン塩酸」（脱フロギストン塩酸、または酸化塩酸）と呼んだ。最終的に、ハンフリー・デービー卿はこのガスの淡い緑色にちなんで塩素と名付けた。
塩素の漂白作用は、最終的にベルセリウスによって産業化され、1824年までにラバラックの手によって、腐敗した組織や傷（生きた人間の傷を含む）の消毒と消臭という第二の産業の基礎となった。
1785年の秋、シェーレは腎臓病とされる症状に苦しみ始めた。[ 2 ] 1786年の初めには皮膚病にもかかり、腎臓の問題と相まって非常に衰弱し、早死を予感した。そのため、彼は亡くなる2日前に前任者[ 2 ]ポールの未亡人と結婚し、薬局と財産の所有権を彼女に確実に譲渡できるようにした。
シェーレの実験によって、後に危険であることが判明した物質が生成されたが、彼が実験を開始するために使用した化合物や元素は、特に重金属など、もともと危険なものであった。化学的な特性評価の方法がほとんどなかった時代に、シェーレは同時代のほとんどの人と同じように、発見した新しい物質を嗅いだり味見したりした。[ 23 ]ヒ素、水銀、鉛、それらの化合物、そしておそらく彼が発見したフッ化水素酸、その他の物質への累積的な曝露は、シェーレに大きな負担をかけた。彼は1786年5月21日、ケーピングの自宅で43歳という若さで亡くなった。
以下の論文はすべて、シェーレによって15年以内に発表されたものである。[ 2 ]
シェーレの論文は、最初にスウェーデン科学アカデミー紀要に掲載され、ローレンツ・フローレンツ・フリードリヒ・フォン・クレルの『化学年報』などの様々な定期刊行物にも掲載された。シェーレの研究は、1785年にクローディーヌ・ピカルデ 夫人による『化学の覚書』、1786年にトーマス・ベドーズによる『化学エッセイ』を皮切りに、ラテン語とドイツ語に続いて、4つの言語で収集・出版された。[ 25 ]また、1931年にはレオナルド・ドビン博士 による別の英語訳が出版された。 [ 26 ]