化学革命

化学の歴史において、化学革命（第一次化学革命とも呼ばれる）は、 17世紀から18世紀にかけての化学の再定式化であり、質量保存の法則と酸素燃焼説の確立に至った。

19世紀と20世紀には、この変革はフランスの化学者アントワーヌ・ラヴォアジエ（「近代化学の父」）の業績によるものとされていました。^{[ 2 ]}しかし、近世化学史に関する最近の研究では、化学革命は2世紀にわたって出現した化学理論と実践の漸進的な変化から成ると考えられています。^{[ 3 ] [ 4 ]} いわゆる科学革命は16世紀と17世紀に起こり、化学革命は17世紀と18世紀に起こりました。^{[ 5 ]}

最初の化学革命にはいくつかの要因がありました。まず、錬金術から生まれた重量分析法や、医療や産業の分野で開発された新しいタイプの機器がありました。こうした状況下で、化学者たちは古代ギリシャ人がすでに提示していた仮説にますます異議を唱えるようになりました。例えば、化学者たちは、すべての構造はギリシャ人の4つの元素や中世の錬金術師の8つの元素よりも多くの元素で構成されていると主張し始めました。アイルランドの錬金術師ロバート・ボイルは、機械論的粒子哲学によって化学革命の基礎を築きました。この哲学は、偽ゲーベルに遡る錬金術的粒子理論と実験方法に大きく依存していました。^{[ 6 ] [ 7 ]}

ヤン・バプティスト・ファン・ヘルモントなどの化学者による初期の研究は、空気は単一の元素として存在するという理論的な考え方を、空気は異なる種類のガスの混合物として存在するという考え方へと変えるのに役立った。^{[ 8 ]}ファン・ヘルモントのデータ分析は、彼が17世紀に質量保存の法則を概ね理解していたことも示唆している。^{[ 8 ]}さらに、 17世紀初頭のジャン・レイによる、スズや鉛などの金属と、空気や水の存在下でのそれらの酸化に関する研究は、酸化プロセスにおける酸素の寄与と存在を特定するのに役立った。^{[ 9 ]}

その他の要因としては、新しい実験技術や、18 世紀半ばにジョセフ・ブラックが「固定空気」（二酸化炭素）を発見したことが挙げられる。この発見は、「空気」が単一の物質から構成されているわけではないことを経験的に証明し、「気体」を重要な実験物質として確立したという点で特に重要であった。18 世紀末近くには、ヘンリー・キャベンディッシュとジョセフ・プリーストリーの実験により、空気は元素ではなく、いくつかの異なる気体から構成されていることがさらに証明された。ラヴォアジエはまた、化学物質の名前を、19 世紀の科学者にとってより魅力的な新しい命名法に翻訳した。このような変化は、産業革命によって化学の学習と実践に対する人々の関心が高まった雰囲気の中で起こった。化学命名法の再構築の課題を説明する際に、ラヴォアジエは、次のようなやや誇張した主張をすることで、化学の新たな中心性を活用しようとした。^{[ 10 ]}

我々は徹底的に組織を浄化しなければならない。なぜなら、彼らは自分たち特有の謎めいた言語を用いており、それは一般的に熟練者にはある意味を、一般人には別の意味を示し、同時にどちらにとっても理性的に理解できる内容は一切含まれていないからだ。

革命の後半段階は、1789年にラヴォアジエが『化学の基礎』（ Traité Élémentaire de Chimie）を出版したことで加速した。この出版物とその後の出版物を皮切りに、ラヴォアジエは他の研究者の研究を統合し、「酸素」という用語を作り出した。アントワーヌ・ラヴォアジエは、出版物だけでなく、化学の実践方法においても化学革命を体現していた。ラヴォアジエの研究は、体系的な重量測定と、精度と正確さへの強いこだわりが特徴であった。^{[ 12 ]}質量保存の法則はラヴォアジエによって発見されたとされているが、この主張は科学者マルセラン・ベルテロによって否定されている。^{[ 13 ]}

質量保存の法則の初期の応用については、アンリ・ゲルラックが、科学者ヤン・バプティスト・ファン・ヘルモントが16世紀と17世紀に暗黙のうちにこの方法論を自身の研究に適用していたことを指摘している。質量保存の法則とその応用に関する初期の言及は、1630年にジャン・レイによってなされた。 ^{[ 13 ]}質量保存の法則はラヴォアジエによって明示的に発見されたわけではないが、当時のほとんどの科学者が利用できたものよりも幅広い種類の材料を用いた彼の研究により、この原理とその基礎の範囲を大きく広げることができた。^{[ 13 ]}

ラヴォアジエは、化学において燃焼と呼吸を理解する方法や、水の成分分解による組成の証明にも貢献した。彼は燃焼理論を説明し、熱量に関する見解でフロギストン説に異議を唱えた。『化学論』には「新化学」の概念が盛り込まれており、彼の結論に至った実験と推論が記述されている。科学革命の頂点であったニュートンの『プリンキピア』と同様に、ラヴォアジエの『化学論』は化学革命の集大成と見なすことができる。

ラヴォアジエの研究はすぐには受け入れられず、勢いを増すまでには数十年を要した。^{[ 14 ]}この転換は、ジョン・ドルトンの原子量理論に基づいて化学化合物を記述するための簡略化された略記法を考案したイェンス・ヤコブ・ベルセリウスの 研究によって促進された 。多くの人々は、ラヴォアジエと彼のフロギストン理論の覆しを伝統的な化学革命とみなしており、ラヴォアジエが革命の始まりを、ジョン・ドルトンがその頂点を画したとしている。

ハンフリー・デービーはイギリスの化学者で、 1800年代初頭にロンドンの王立研究所の化学教授を務めていました。 ^{[ 19 ]} そこで彼は、酸素の酸性や熱量元素の概念など、ラヴォアジエの主要な考えのいくつかに疑問を投げかける実験を行いました。^{[ 19 ]}デービーは、塩酸（塩酸）を証拠として 用いることで、酸性は酸素の存在によるものではないことを示すことができました。^{[ 19 ]}また、オキシ塩酸という化合物には酸素が含まれておらず、代わりに塩素 と名付けた元素であることを証明しました。^{[ 19 ]}

王立研究所で電気電池を使用したことで、デービーは最初に塩素を単離し、続いて1813年に元素ヨウ素を単離した。 ^{[ 19 ]} デービーは電池を使用して、元素ナトリウムとカリウムも単離することができた。^{[ 19 ]} これらの実験から、デービーは化学元素同士を結びつける力は電気的な性質のものでなければならないと結論付けた。^{[ 19 ]} デービーはまた、熱は非物質的な流体であるという考えに反対し、代わりに熱は一種の運動であると主張した。^{[ 19 ]}

ジョン・ドルトンは、化学元素の原子論の概念を発展させたイギリスの化学者でした。ドルトンの化学元素の原子論は、各元素にはその原子に固有の原子が存在すると仮定しました。 ^{[ 19 ]} これは、元素とは化学者がそれ以上単純な部分に分解できない物質であるというラヴォアジエの元素の定義とは対立するものでした。^{[ 19 ]}ドルトンの考えは、すべての原子は同じであると信じていた粒子説 とも異なっており、粒子説は17世紀以来支持されてきた理論でした。^{[ 19 ]}

ドルトンは、自身の考えを裏付けるために、1808年に出版された著書『新化学哲学体系』の中で、化学物質中の原子の相対的な重さを定義することに取り組んだ。 ^{[ 19 ]} この著書では、化学結合中の様々な元素の相対的な量に関する実験データに基づいて、ラヴォアジエの様々な元素の相対的な原子量を決定する計算が示されている。^{[ 19 ]} ドルトンは、元素は可能な限り最も単純な形で結合すると主張した。^{[ 19 ]} 水は水素と酸素の結合であることが知られていたため、ドルトンは水は水素1個と酸素1個を含む二元化合物であると信じていた。^{[ 19 ]}

ドルトンは、大気中のガスの相対量を正確に計算することができた。彼は、ラヴォアジエとデービーによって決定された窒素、酸素、炭酸（二酸化炭素）、水素ガス、および水蒸気の比重を使用して、大気全体の体積に対するそれぞれの重量の割合をパーセントで決定した。^{[ 20 ]}ドルトンは、大気には窒素ガスが75.55%、酸素ガスが23.32%、水蒸気が1.03%、炭酸ガスが0.10%含まれていると決定した。^{[ 20 ]}

ヨンス・ヤコブ・ベルセリウスは、ウプサラ大学で医学を学び、ストックホルムで化学の教授を務めたスウェーデンの化学者でした。^{[ 19 ]} 彼は、デービーとドルトンの両方の考えを取り入れ、元素がどのように結合するかについての電気化学的な見方を構築しました。ベルセリウスは、ガルバニ電池のどちらの極から分解されて放出されるかに応じて、元素を電気陰性および電気陽性の2つのグループに分類しました。^{[ 19 ]} 彼は、酸素が最も電気陰性でカリウムが最も電気陽性の元素である電荷の尺度を作成しました。^{[ 19 ]} この尺度は、一部の元素には正と負の電荷が関連しており、この尺度上の元素の位置と元素の電荷によって、その元素が他の元素とどのように結合するかが決まることを示しています。^{[ 19 ]}

ベルセリウスの電気化学原子論に関する研究は、1818年に『化学比の理論と電気の化学的影響に関する試論』として出版された。 ^{[ 19 ]} 彼はまた、酸素をO、鉄をFeのように文字や略語で表すことで、化学に新しい化学命名法を導入した。元素の組み合わせはこれらの記号のシーケンスで表され、原子の数は最初は上付き文字で、後に下付き文字で表された。^{[ 19 ]}

• ウィリアム・B・ジェンセン、「論理、歴史、そして化学教科書：III．化学革命は一つか、それとも三つか？」、『化学教育ジャーナル』第75巻、第8号、1998年8月
• ジョン・G・マクエボイ（2010）。化学革命の歴史記述：科学史における解釈のパターン。ピッカリング＆チャットー。ISBN 978-1-84893-030-8。HYLE--International Journal for Philosophy of Chemistry、第17巻、第1号（2011年）、41～46ページに掲載されている、シーモア・マウスコフによる書評も参照のこと。 
• プリーストリー、ジョセフ（1797）。『フロギストン説と水の分解に関する考察』第2巻。 フィラデルフィア：トーマス・ドブソン印刷。2026年4月7日取得。

• 化学 :: 化学革命– ブリタニカ百科事典
• 化学革命に関する参考文献一覧（2008年4月22日にWayback Machineにアーカイブ済み） – バレンシア大学