大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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A.①非鉄金属(アルミニウム、銅、亜鉛など)について学んだ。灰吹き法や電解精錬、溶融塩電解についても学んだ。 ②高峰譲吉は黒部ダムの水資源を用いて発電し、アルミニウム工業を発展させようと考えた。 ③灰吹き法は、金や銀などの貴金属を鉱石から分離・精製するための伝統的な製錬法である。鉛を加えて鉱石を高温で溶融し、貴金属を鉛とともに合金化させる。その後、灰吹き皿上で酸化加熱することで鉛を酸化・除去し、貴金属のみを残す。この方法は古くから用いられ、分析化学や古代の金属精錬にも重要な役割を果たしてきた。
A.①銅やアルミニウムなどのことを非鉄金属といいます。モーターやコイルには銅線のコイルが必要です。過去には銅を採掘する際に鉱毒事件が起きるなど、重金属は毒性のあるものが多いです。鉄や銅、アルミをベースメタルというのに対して、リチウムなどはレアメタルとよばれます。高峰譲吉は別名侍化学者とも呼ばれた人で、アドレナリンの研究やジアスターゼの開発に貢献しました。 ② 高峰譲吉の業績としてはアドレナリンの発見が挙げられ、アナフィラキシーの応急処置用の注射に使われている。現在では病院の常備薬にもなっている。またアルミニウムの工業発展については黒部川の水利権申請やアルミニウム株式会社を設立などが挙げられる。 ③タカジアスターゼについて調べた。効能としては消化酵素の働きで、食物の消化を助け胃腸の負担を軽くすることができる。また現在は、タカジアスターゼは医療用薬品としては販売されていないが、その成分は今も新タカヂア錠や第一三共胃腸薬などに使われている。
A.①非鉄について学んだ。生産量の多いものとしてアルミニウムや銅、亜鉛、鉛、シリコンなどがあると分かった。灰吹法について学びました。真鍮は銅と亜鉛の合金であり、銅とスズの合金は青銅であり、銅の融点は1085℃、青銅は990から1030℃、真鍮は900から920℃であり単体の方が融点が高いことが分かった。銅は電解精錬でつくり、アルミニウムはボーキサイトからアルミナをつくりホール・エルー法で970℃に加熱してアルミニウムを作ると分かった。②高峰譲吉について調査して議論した。高峰譲吉は、胃腸薬であるタカヂアスターゼを発明して、アドレナリンを抽出・結晶化に成功した科学者であり日米間の関係にも活躍した人物だと分かった。③灰吹法とは金や銀を鉱石から抽出する際に、鉛を使い、灰の中で加熱して不純物を取り除く製錬方法だと分かった。また合金とは、2種類以上の金属を混ぜ合わせて作られた材料であると分かった。合金は単一の金属である純金属よりも、強度や耐食性、耐熱性などの特定の特性を向上させるのに使われていると分かった。
A. 非鉄金属にはアルミニウム、銀、亜鉛、シリコンなどがある。銀の精錬方法に灰吹法があり、これは鉱石を溶かす段階で鉛または鉛鉱石を投入し、鉱石の中に含まれている銀を鉛に「吸い取らせる」という方法である。また、合金として真鍮や青銅があり、これらは金属を混ぜ合わせることによって融点を下げ加工しやすくしている。真鍮は銅と亜鉛、青銅は銅と錫の合金である。 グループワークでは高峰譲吉について調べた。高峰譲吉は、黒部ダムの建設のために、東洋アルミナム株式会社を設立した。この会社は、日本初となる産業用アルミニウムの製造を推進するために設立された。日本の発展には、産業用アルミニウムの国内生産が急務だったが、アルミニウム精錬には莫大な電力が必要であるにもかかわらず、日本の発電事業はまだまだ未発達であった。そのため、発電所建設から着手しなければならず、水力発電にも好条件が揃う地である黒部川に目をつけ、開発を行おうとした。 事後学習ではビール缶のアルミニウムを電解製造するときの必要なエネルギーと電気代を計算した。アルミニウムの電気量原単位は13400kWh/tである。ビール缶1本のアルミニウムを電解製造するとすると、1本あたり14gのアルミニウムが必要であるから、0.1876kWhである。1kWhあたりの電気代は31円であるため、約6円である。アルミニウムを輸入に頼らなければならない現状を、アルミニウムのリサイクルで補うべきであると考える。アルミニウムはリサイクルが容易で、ボーキサイトから生産するときに比べて、3％ほどのエネルギーで生産できる。そのため、原料も輸入に頼りすぎず、電気量の削減も可能であると考えた。
A.①?③を以下に示す。 ①ΔG＝ΔH－TΔSについてGがギブスの自由エネルギーを表している。 その本質は金属は自発的に酸化して熱を発するということである。また鉄を例に挙げると酸化鉄は鉄よりもエントロピーが大きい。すなわち自発的変化においてギブスエネルギーが減少する。このことから冶金（やきん）は自発的変化と逆の過程を経ることになり、エネルギーが必要となることが分かる。 合金の例について挙げる。銅と亜鉛の合金は真鍮（brass）、銅とスズの合金は青銅（bronze）と呼ばれる。Cuの融点は1085℃、ブロンズの融点は990~1030℃、ブラスの融点は900~940℃である。合金を作るには金属の純度を高くする必要がある。 現在、銅を含む多くの金属は電解精錬によって得ている。アルミニウムはボーキサイトからバイヤー法を用いて得たアルミナを原料として、ホール・エル―法をもちいて融点を下げて生成している。電解精錬には電解質が使われるに対し、ホール・エル―法では溶融塩（塩が溶けたもの：およそ970℃）が用いられる。 ②演題 高峰譲吉の姿勢に学ぶ グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 高峰譲吉はタカジアスターゼと呼ばれる胃腸薬を開発した。タカジアスターゼは麹菌の酵素（アミラーゼ）利用したものである。麦を製粉した時に出る「ふすま」（産業廃棄物）を活用して麹菌を培養するため、低コストで効率的に生産が可能となるメリットがある。 1895年にアメリカで商品化され、その効果の高さと扱いやすさが評判になり、たちまち世界中で使われるようになった。現在医療用医薬品としては発売されていないが、その成分は今も「新タカヂア錠」「第一三共胃腸薬」など、薬局・ドラッグストアなどで購入できるOTC医薬品に使用されている。 ③トピック名 非鉄金属の合金 合金の例について挙げる。銅と亜鉛の合金は真鍮（brass）、銅とスズの合金は青銅（bronze）と呼ばれる。Cuの融点は1085℃、ブロンズの融点は990~1030℃、ブラスの融点は900~940℃である。合金を作るには金属の純度を高くする必要がある。 真鍮の主な用途は管楽器である。見た目が美しい、錆びないといった特徴を持つ。 ブロンズの主な用途は船や船の部品などである。海水による耐食性が高いといった特徴を持つ。 以上のことからめっきをする際には、酸化を防いだり、耐食性を高めるなどして物理的・化学的強度を挙げる必要があると考えられる。
A. 第五回目の授業ではギブスエネルギーについて学びました。ギブスエネルギーは化学反応や物理変化が自発的に起こるかどうかを判断するための指標となる熱学力的な状態量のことである。また高峰譲吉先生の紹介もしていただきました。高峰先生はアドレナリンを発見した化学者で、ベンチャ―企業の先駆けとなる特許を管理する会社を作りました。 グループディスカッションでは高峰譲吉先生について調べてまとめました。高峯先生は1854～1922年に生まれた日本の化学者でアメリカで活躍した方だということがわかりました。 復習の内容として、高峰譲吉先生の生涯について調べてまとめました。高峰譲吉は、1854年に富山県高岡市で生まれ、加賀藩の藩校で学びました。その後地方を転々とし、1879年に工学部大学校を首席で卒業しました。その後海外に留学し帰国後に、消化酵素「タカジアスターゼ」と副腎ホルモン「アドレナリン」を発見し、大量生産に成功しました。
A.①非鉄金属について学んだ。非鉄金属は、アルミニウム、銅、鉛、亜鉛、金、銀などである。歴史をたどると、石器→土器→青銅器→鉄器となる理由は、鉄のほうが形を作りやすく、軽いからであると学んだ。1500年前は、灰吹き法で鉛を加えて鉱石から銀を取り出していた。溶解度の差を用いている。今は、電気精錬により、銅や亜鉛を生成している。アルミニウムの生成には、電力、ボーキサイトが必要不可欠となる。また、銅の合金についても調査し、何と何の合金であるか調査した。 ②高峰譲吉とは、どのような人物であるかを調査した。高峰というグループ名で、小笠原大地、坂本彩夏、青木優菜、五十嵐稔二、後藤将太と議論し、私は調査を行った。高峰譲吉は、世界で初めてのデンプン分解酵素、タカジアスターゼを発明した。アドレナリンの発見など製薬業界における成績を数多く残した。多岐にわたる分野で活躍し、官僚、科学者、発明家、起業家などの多くの一面を持つことが分かった。 ③非鉄金属の合金について調査した。アルミ合金、銅合金などが挙げられる。また、磁性銅合金とは、銅を主成分として磁性を持つようにした合金のことである。銅は、磁性を持たないが、鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性元素を添加することで磁性を持たせることが可能になる。よって、電磁シールド材や、センサーカバーに使用されると考える。 また、金属の加工方法について調査した。フライパンを例として考えた。フライパンの成型方法について調査した。フライパンは、鋳造によって成型されている。加熱して液体にした金属を型に流し込み、冷やして固める加工技術のことである。複雑な形状を大量生産するのに向いているため、フライパンの成型では、この方法が用いられていると考える。 さらに、現代の電気化学ｐ136を参考にアルミニウムの電解槽を模写し、アルミニウム製造プロセスを学んだ。
A. 高峰譲吉は、タカジアスターゼとアドレナリンの発見で知られる日本の化学者・事業家であり、医療や産業に大きな貢献を果たした。彼は米国を拠点に活動し、黒部川の電源開発を通じてアルミニウム製造や地域インフラ整備にも尽力した。これにより、富山県の産業発展にも寄与した。 アルミニウム製錬には大量の電力が必要で、ビール缶1本の製造にも0.21kWhの電力が使われる。日本は原料を全て輸入に頼っており、電力費が製造コストの約40%を占めるため、国内製錬は困難である。今後はリサイクル技術の向上や再生可能エネルギーの活用により、輸入依存からの脱却が求められる。 非鉄金属合金には銅合金やアルミニウム合金があり、それぞれ耐食性や軽量性に優れ、様々な分野で利用されている。磁性銅合金は電子機器に適しており、めっき技術により性能が向上する。アルミ缶の製造には深絞り加工やネックイン加工、印刷加工が用いられ、軽量で密閉性が高く、視覚的にも魅力的な製品が作られている。
A.①鉄はそのまま放っておくと酸化し、元の状態に戻すには多くのエネルギーが必要である。また、物質の体積が増えるとエントロピーも増加する。鉄の起源は西アジアにあり、紀元前1500年頃には「灰吹法」と呼ばれる精錬技術が使われていた。 一方、アルミニウムは鉄よりも軽く、精製には氷晶石を用いた溶融塩電解が必要である。戦前の時代には、鉄が戦艦などの建造に使われていたが、加工しやすく軽量なアルミニウムは、戦後に新幹線の材料として採用されたというような歴史がある。 今回のグループワークでは、高峰譲吉について調べた。 ②演題は高峰譲吉について調べることありグループ名はまん中後ろ、属した人は、藤森隼也、佐藤光介、佐藤優生、鈴木奏逞、須藤春翔であり、役割は調査係。 今回は高峰譲吉について調べた。功績としては、3つほど挙げられた。1つ目は胃腸の働きを助け消化不良を解消してくれるくすりである、タカヂアスターゼを開発したこと。2つ目は、アドレナリンの発見、抽出に成功したこと。3つ目は、化学肥料会社を設立したことである。 ③私は、高峰譲吉についてさらに詳しく調べた。 19世紀末、副腎の成分に注目が集まる中、高峰譲吉と助手の上中啓三が1900年、世界で初めてアドレナリンの結晶化に成功した。その結晶はパーク・ディビス社で効果が認められ、アドレナリンとして医薬品化された。この成果は、日本人科学者による世界初のホルモン単離という画期的な業績であったことが分かった。
A.【講義の再話】 非鉄金属にはアルミニウムや銅、亜鉛、鉛などがあります。シリコンは金属光沢が見られますが、金属結合ではなく共有結合による結晶であるため非鉄金属には含まれません。 鉛は灰吹法という金や銀の純度を高める手法に使われていました。鉛は融点が低いため金や銀は鉛と混ぜることで容易に溶かすことができます。そして、鉛との融点の違いを生かし濃縮、分離することができます。 また、銅も真鍮や青銅などの合金にすることで融点が下がり加工しやすくなるとともに、純銅に比べ硬くすることができます。 【発表の要旨】 演題:高峰譲吉の姿勢に学ぶ グループ名：なし 共著者名：宮入丈、矢萩陽向、松田天、白澤拓磨、鈴木佑涼 役割：調査、執筆 高峰譲吉の黒部ダムについての功績を調査した。高峰は黒部川の水資源を用いた発電を行い、大量の電力を賄うことでアルミニウム工業を発展させようと考えた。 【復習の内容】 黒部ダム建設の経緯について、詳しく調査した。 高峰は国内のアルミニウム工業の発展のため、黒部川の開発を計画した。大正6年に現地調査へ山田胖を向かわせ、また大正8年に東洋アルミナム株式会社を設立し、電源開発に着手するとともに土地買収も行った。高峰の死後事業は縮小し、日本電力に引き継がれた。その後も厳しい自然条件から黒部川の電源開発は長い間実現しなかったが、電力不足を解消するため1956年にダム建設が着工され、1963年に完成した。これが現在の黒部ダムであり、関西に電力を供給している。 高峰譲吉の専門はバイオ化学であり、発電やアルミニウムの製造などの電気化学は専門外であると考えられるが、土木工学専門の山田胖やアルミ企業の社長と協力し、電源開発の計画を進めていった。分野にかかわらない様々なアプローチで万人を救おうとした彼の姿勢がうかがえる。
A.① 授業では、非鉄金属の代表例としてアルミニウム、銅、亜鉛、鉛を取り上げた。アルミニウムは電力消費が多いが、軽くて加工しやすいため、電気部品や半導体、太陽電池などに広く利用される。ブラスバンドのブラス(真鍮)は銅と亜鉛の合金で、楽器に使われている。銅の電解精錬では、純度の高い銅が得られる。アルミの製造にはアルミナを原料とし、電気分解によって金属アルミニウムが得られる。 ② 無機 白澤拓磨、宮入丈、松田天、久保明裕、鈴木佑涼 高峰譲吉の黒部ダムについて調査した。日本の近代化を支えた科学者であり実業家でもある。彼は黒部川の豊富な水資源に注目し、水力発電を行うことで大量の電力を生み出し、電力消費の大きいアルミニウム工業を日本で発展させようとした。黒部ダムの建設は、自然エネルギーを活用した先進的な取り組みであり、工業の近代化を促進させた。 ③アルミニウムは軽量で導電性に優れ、電気部品や太陽電池などに多用されるが、製造時には大量の電力を必要とする。その原料であるアルミナはボーキサイトから得られ、電気分解によって金属が取り出される。また、銅は電解精錬によって高純度に精製され、導線などに用いられる。中でも亜鉛と銅の合金であるブラス(真鍮)は、ブラスバンドの楽器などにも使われている。
A.①非鉄金属とは鉄以外の金属であり、アルミニウム、銅、シリコン、亜鉛、鉛などがある。そのうち銀や金は通貨として使われた。合金としては真鍮（銅と亜鉛）、青銅（銅とスズ）がありそれぞれブラス、ブロンズとも呼ばれている。銅は電解精錬により製造されアノードスライムが重要である。また、アルミニウムはホールエル―法により製造され970℃で氷晶石と混合、溶融塩電解により製造される。 ②「高峰譲吉の姿勢に学ぶ」グループ名：高峰、坂本、笹原、五十嵐、後藤、青木、役割：分析 高峰譲吉は発明家、官僚、指導者、民間大使、慈善家、起業家、科学者という側面がある。世界で初めてのでんぷん分解酵素、タカジアスターゼを発明したことで知られている。 ③アルミニウムの電気量原単位は13,000kWh/tである。飲料のアルミ缶の重量は約25gである。アルミニウム1gあたりにかかる電気量は13kWh/gなので、ビール缶1本あたり325kWhの電力が必要である。東北電力では300kWhを越えるときの電気量料金は1kWhで40円である。よって、13,000円かかる計算になる。現状を変えていくためには、よりアルミニウムのリサイクルを進める必要があると考える。例えば、アルミニウムを不燃ごみとして捨てた際は罰金が科せられるとすれば、リサイクルをする消費者が増えると思う。
A. テーマは非鉄金属。鉄以外のすべての金属を指し、生産量が多いものとしてアルミニウム、銅、シリコン、亜鉛、鉛がある。アルミニウムは消費電力が多い、構造材料で多用される。シリコンは半導体、太陽電池等。共有結合なので正確には金属じゃない。銅は電気部品で多用される、電線などで使われる。金属は空気中に放置すると酸化される。鉄と酸化鉄では酸化鉄の方が体積が大きい→エントロピーがでかい→酸化鉄の還元はエントロピーの大きい方から小さい方に行くエネルギーを使う反応である。 今回の授業の演題は「高峰譲吉の姿勢に学ぶ」であり、共同著者は藤森、須藤、鈴木、佐藤であった。高峰譲吉は胃腸薬「タカチアスターゼ」を開発、アドレナリンの発見と抽出、結晶化に成功、今日の日産化学となる化学肥料会社を設立したことが調べていくことでわかった。 復習では以下の内容を行った。高峰譲吉の業績としては、でんぷんを分解するタカジアスターゼの発見、アドレナリンの発見と抽出と結晶化の成功、化学肥料会社設立（今の日産化学）などが挙げられる。タカジアスターゼは現在でも胃腸薬として使われており、食物の消化を助け胃腸の負担を軽くする薬として効能がある。
A.高峰譲吉についてタカジアスターゼとアドレナリンの発見で知られる日本の化学者・事業家であり、医療や産業に大きな貢献を果たした。まず初めに、アドレナリンの純粋な結晶化を成功→消化酵素のタカジアスターゼを開発→三共株式会社設立→日本初の東京人造肥料の会社設立→ワシントンへの桜の付与。 などに貢献した。また彼は米国にも拠点をおき活動し、アルミニウム製造や地域インフラ整備にも力を入れた。 また、アルミニウムを製錬するには大量の電力が必要で、ビール缶1本の製造にも約0.21kWhの電力が使われる。日本は原料は自国で賄えず、全て輸入に頼っているので、電力費が製造コストの約四割以上を占める。このことから、国内製錬は困難である。今後はリサイクル技術の向上だけでなく、再生可能エネルギーの活用により、輸入依存からの脱却が求められるだろう。非鉄金属合金にはブロンズ:彫刻、硬貨。しんちゅう:楽器、水栓金属 などがある。 ①ニッケルめっき 摩耗性、耐食性、密着性が高いので下地処理にも適している。また、磁性をある程度維持できる。 ②スズめっき 電気伝導性を活かす用途に適している。 ③銀めっき 優れた導電性と腐食防止がある。 また、磁性銅合金は電子機器に適しており、めっき技術により性能が向上する。
A.1.講義の再話 鋼鉄について 灰吹き法 細かく砕いた鉄鋼から金銀分を回収して、鉛と共に炭火で溶かして金銀と鉛の合金を作る方法。 その合金を灰を敷いた釜の露で熱すると金銀だけが残るこうして金銀をわける 合金について 真鍮 銅と亜鉛 ブロンズ 銅とスズ 溶かしやすさについて 銅 1085度 銅スズ 990～1030度 銅亜鉛 900～940度 2発表 グループ名 右前 メンバー 小野翔太 鈴木 晴琉 黒沢 行博 鈴木 純奈 今山華百 松本碧衣 日下陽太 表題 高峰 譲吉について アドレナリンを発見した人物。 ホルモンの一種である。 副腎髄質から分泌 より多くの人の役に立つのはすごい。 3復習 アルミニウムの電解層についての図を確認し、一度書いてみた。
A. 非鉄金属は、鉄以外の金属のことを言う。例としては、銅、亜鉛、鉛などが挙げられる。また、軽金属であるアルミニウムや、金属結合ではなく共有結合ではあるがシリコンも挙げられる。非鉄金属を作る方法はいくつか存在する。一つ目は灰吹法だ。これは金や銀を精錬するための方法であり、始めに貴金属を含んだ鉱石を鉛とともに加熱すると、貴金属は鉛に溶け込む。次に骨灰製るつぼで酸素を供給しながら高温で加熱すると酸化鉛としてるつぼに溶け込む。これにより残った貴金属を回収できる。二つ目は電解精錬である。これは金属を電気分解によって高純度に精錬する方法であり、銅、金、銀、ニッケルなどが得られる。三つ目はホールエール法である。これはアルミニウムを精錬するための電解製錬法である。こういった方法により非鉄金属を精錬できる。また、合金により加工に簡便な金属を作ることもできる。 金属精錬などの近代工業化に貢献した化学者として高峰譲吉が挙げられる。高峰譲吉は、アドレナリンの結晶化や、麹菌の酵素を利用してタカヂアスターゼという胃腸薬の開発を行った。 非鉄金属の精製は、鉄と同じように高温技術が使われるなど共通点もありながら、それぞれの性質にあった方法が取られ、製品に利用できるように発展してきた。
A.。 非鉄金属とは鉄以外の全ての金属をさす。生産量の多いものとしてアルミニウム、銅、亜鉛、鉛などがある。ギブス自由エネルギー変化を表す式ΔG=ΔH-TΔSは、化学反応や物理変化が自発的に進行するかどうかを判断するのに役立つ。また、真鍮(ブラス)は銅と亜鉛の合金であり融点は900~940℃、青銅(ブロンズ)は銅とスズの合金であり融点は990~1030℃である。 演題は「高峰譲吉の姿勢に学ぶ」、グループ名は右前、共同著者は小野翔太、鈴木晴琉、黒沢行博、鈴木純奈、松本碧衣、日下陽太、私は調査を担当した。高峰譲吉はアドレナリンを発見した。アドレナリンとはホルモンの一種であり、副腎髄質から分泌される。利用法として、出血を抑える、心臓の動きを調整する、喘息の発作を抑えるなどがある。より多くの人の役に立とうとする姿勢がすごいと思った。 復習として、灰吹法について述べる。灰吹き法とは、鉱石から金や銀などの貴金属を取り出す古くから使われた製錬方法である。特に、鉛を使って銀を効率的に分離するという原理が、当時の技術者たちの知恵を感じさせた。環境負荷や安全性の面では現代の技術に劣るが、歴史的な価値は高いと感じた。
A.1/講義の再話：当日の授業では金属の精錬商法について学んだ。最初的に、金属と非金属という概念を触った。具体的には非金属の分子が共有結合を使って、金属は金属結合を使う。そして、CuとAlの精錬方法についても話をもらった。Cuはブラス（Cu＋Zn）、青銅（Cu＋Sn）などいろいろな合金がある。そしてAlの精錬ではボーキサイト（Al2O3が55.65％入っている）を使用する。 2/発表の要旨：「アドレナリンを発見した高峰譲吉について」 高峰譲吉は、1854年に富山県で生まれ、アメリカに渡って研究を続けた。当時、アドレナリンは血圧上昇や止血作用があることは知られていたが、その成分が何かは不明だった。1900年に高峰は、助手の上中啓三と共に、ウシの副腎からアドレナリンを抽出し、結晶化に成功した。それだけではなくて、1910年にもアルミニウムの精錬方法も提案した。 3/復習の内容：アルミニウムの精錬はボーキサイト鉱石から行われる。まず、ボーキサイトを精製して酸化アルミニウム（アルミナ）にし、その後ホール・エルー法により融解塩電解で金属アルミニウムを得る。この工程では多くの電力が必要となる。一方、銅の精錬では、まず銅鉱石を焙焼して酸化銅にし、次に還元して粗銅を作る。その後、電解精錬により純度99.99%以上の純銅が得られる。銅の精錬には電力だけでなく、熱エネルギーや薬品も使用される。
A.今日のテーマは非鉄金属です。ギブスの自由エネルギーが負になるように反応は自然に進みます。金属が酸化されるのはそのためであり、冶金はそれに逆らう反応を起こしています。ゆえに多くのエネルギーを必要とします。非鉄金属の代表として銀と金は貨幣に使われていました。特に銀は灰吹き法で作られていました。これは融点の違いを利用した方法です。銅は伝導性が高く、銅線として使われていますが、基本的には合金です。なぜなら純粋な銅だと伝導率が高すぎるからです。ほかの金属を混ぜることで導電性を高めています。銅の合金には真鍮と青銅＝ブロンズがあり、融点は銅、青銅、真鍮の順に低くなります。銅の精錬は今は電解精錬が主流であり、電解精錬でできた銅は電気銅と呼ばれています。アルミニウムはより軽い金属として飛行機に使われました。アルミニウムはボーキサイトを水酸化ナトリウムで処理し、焼成して精製します。融点が低く、加工の際鋳型に鉄を使うことができます。 ワークショップでは高峰譲吉について調べました。高峰譲吉は日本の科学者で、特に消化酵素のタカジアスターゼの発見が有名です。ほかにも、アドレナリンの抽出結晶化にも成功しています。高峰譲吉は英国留学から帰国した後、農商務省の役人となり日本の工業化に努めました。「日本固有の産業や技術を掘り起こし、その分野に最新の化学の知識を応用してみたい」という考えから、公務局の技術官として働き始めたそうです。 アルミニウム缶の製造にかかるコストについて考察します。アルミニウム１トンに約14,000kWhかかるのでアルミ缶１本だと0.195kWh、約5.85円です。これは製造のみの価格なので海外から輸入すると考えるともっと費用は掛かると考えられます。一方で、リサイクル率が90％を超えているため、リサイクル費用を抑える技術次第では費用は減らすことが可能であるでしょう。
A.非鉄金属の合金には黄銅、青銅、ジュラルミンなどがあり、黄銅は、主に銅と亜鉛を混ぜた合金で、加工しやすく、さびにくいという特徴を持っている。青銅は、主に、銅とスズを混ぜた合金で、硬く、成型しやすいことから仏像などの製造に利用されており、昔の青銅器にも用いられていた。ジュラルミンはアルミニウムと銅、マグネシウム、マンガンを混ぜた合金で、アルミニウムなどに比べ固く、軽いことから自転車や飛行機などのフレームなどに利用されている。 非鉄金属であるアルミニウムの製造に大きく貢献した先人である崇峰譲吉は、発明家でありながら、指導者で起業家、慈善家、官僚などの色々な分野で業績を上げ、世界で最初のデンプン分解酵素であるカタジアスターゼを発明したという業績をもつ。 また、アルミニウムの製造に必要な電力を確保するため、黒部ダムの水力発電所建設を提案しました。この提案により黒部ダム建設へとつながり、日本の戦後の電力供給の基盤を整備することで、アルミなどの電気を大量に消費する産業に大きな影響を与えました。
A.①講義の再話 第5回の授業では、非鉄金属について学んだ。非鉄金属とはアルミニウム、銅、亜鉛などが挙げられる。非鉄金属の合金として、真鍮、青銅があり、それぞれについて真鍮は銅と亜鉛の合金で融点が900～940℃、青銅は銅とスズの合金で融点が990～1030℃である。また非鉄金属の代表的な元素であるアルミニウムについてその生成方法は現在アルミニウム製錬が一般的であるという。 ②発表の要旨 グループ活動では、高峰譲吉の功績を調べた。功績の1つは、アドレナリンの発見、2つ目に「タカジアスターゼ」を開発したことである。アドレナリンの単離については、世界で初めてホルモンの抽出と結晶化に成功したということであり、現代の内科・救命医療の礎となる大発見であったという。 ③復習の内容 高峰譲吉について、発表の趣旨以外の功績を調べた。まず、国際的視野と科学の社会実装がある。高峰譲吉は西洋の最先端科学を学びながら、日本の素材や知恵を世界に通用する製品に昇華させたという。今日のグローバルな研究開発や「和の科学」の先駆けとなったということである。また、研究と産業の融合を実現させたことも大きな功績として捉えられる。科学的発見を製薬・医療・産業に応用し、利益を生み出す仕組みまでを構築したことで、現代のスタートアップや大学発のベンチャーなどに通じる姿勢を作った。
A.今回の授業では、非鉄にはZn:亜鉛Pb:鉛Cd:カドミウムAlアルミニウム:Cu:銅があると分かりました。また、自由ギブスエネルギーについても学び、エンタルピーー温度×エントロピーでもとめられると分かりました。体積が大きくなるとエントロピーが大きくあなり、自由ギブスエネルギーは小さいほうが反応が有利に進むと分かりました。 今回の発表では「高峰譲吉」について調べ発表した。高峰さんは胃腸薬「タカヂアスター ゼ」を開発した人物である。これは消化酵素を利用して胃腸の働きを助けてくれる薬である。 次にアルミに関しても調べた。アルミホイルは1910年に世界初の「電気分解によるアル ミ精製法」を提案した。1917年にはアルミ精製に本格的に力を入れ始めた。1919年にはア ルミの大量生産を始めた。 エントロピーは物質の乱雑さや情報の不確定さを表す指標で、自然はエントロピーが増える方向に進む傾向があります。エンタルピーは熱エネルギーの総量を示し、反応や物理変化の際の熱の出入りに関係すると分かりました。
A.①非鉄金属の製造、合金、などについて学びました。非鉄金属にはアルミ、銅、シリコン、亜鉛、鉛、スズなどがあります。銅の融点は1085℃で、電解精錬によって、アノード電極の粗銅からより純度の高い純銅をカソード電極で析出させます。アルミの融点は660℃で、鉄よりも軽く、融点も低いです。アルミはボーキサイト（酸化アルミ）を氷晶石（アルミの塩）の溶液中で電解還元して製造します。ボーキサイトの融点は2030℃と高いです。そのため、このアルミの製造法はモル凝固点降下を利用しており、溶融塩電解といいます。溶融塩電解は大量の消費電力を伴い、二酸化炭素も大量に排出します。合金には、銅と亜鉛が混ざった真鍮（ブラス）、銅とスズの青銅（ブロンズ）、鉄と炭素の鋼、鋳鉄などがあります。 ②グループ名は右前です。グループメンバーは小野翔太、鈴木晴琉、黒沢行博、鈴木純奈、今山華花、松本碧衣です。高峰譲吉が成し遂げた研究成果について調べ、まとめました。高峰譲吉はアドレナリンを発見し、アドレナリンの結晶の単離に成功しました。アドレナリンは副腎髄質（ふくじんずいしつ）から分泌されるホルモンの一種で、特に運動中などに分泌されることが多いことが分かりました。高峰譲吉さんはより多くの人の役に立とうとしていることがすごいという感想が出ました。 ③復習では溶融塩電解について調べました。溶融塩電解とは、金属の塩を高温で溶かして液体にし、その液体に電流を流して金属を取り出す電解法だということが分かりました。アルミニウムの溶融塩電解はホール・エルー法といい、アルミナ（ボーキサイト）を氷晶石に溶かすことでアルミナの融点を下げていることが分かりました。陰極で液体のアルミが生成し、陽極では酸素が発生します。
A.①非鉄金属は名前の通り鉄以外の金属であり、銅、亜鉛、鉛などが挙げられる。銀を作る方法としては灰吹き法がある。地中海や西アジアが発祥とされており、紀元前1500年前から行われていた。1533年に朝鮮から入ってきた。酸化物で溶解度の違いで銀を分離する方法である。軽金属としてアルミ二ウムも挙げた。アルミはホールエール法によってつくられる。石器は打製石器と磨製石器の２種類ある。 ② タカジアスターゼを発見し、麹菌の酵素を利用して胃腸薬をつくった。アドレナリンも発見し、血液を止める薬も作った。 ③ビール缶1本のアルミニウムを製造するためには約0.195?0.21kWhの電力が必要となる。電気代は約1.56?1.68円となる。日本の輸入依存の状況を改善するためには、国内でのアルミニウムリサイクル率を向上させることによりエネルギーコストを削減すると良いと考えた。 磁性銅合金は銅に鉄やコバルトなどを添加することで磁性を持たせた合金である。磁気シールドや磁気センサー、特殊な電子部品などに使用されており、磁場の影響を抑える素材としての重要な役割を果たしている。磁性銅合金にめっきを施す場合には、磁気シールドや磁気センサーに適用できるなニッケル-鉄合金めっきや、磁気特性を強化し耐摩耗性を向上させるコバルト-ニッケル合金めっき、耐食性を向上させ磁気特性を調整可能な電解ニッケルめっきなどが適していると考える。 身近な金属製品としてスプーンを挙げる。成型方法にはプレス加工が用いられる。プレス加工は、金属板に強い圧力を加えて目的の形状に成形する方法である。スプーンの場合はステンレスやアルミニウムの板材を金型にセットし、プレス機で圧力をかけることで湾曲した形状を作り出す。この加工方法は大量生産に適しており、同じ形状の製品を高精度で作ることができる。
A. 第5回の講義では、非鉄金属の精錬方法について学んだ。例えば鉛は、西アジアから日本に伝わった灰吹き法と呼ばれる方法により精製されてきた。この方法では、砕いた鉱石から金銀分（不純物含む）を回収し、鉛と共に炭火で溶かして金銀と鉛の合金を作る。これを灰を敷いた鍋の中で熱すると、最初に鉛が溶けて灰に染み込み、金銀だけが残るといった原理である。器の歴史は長く、石器（打製・磨製）、土器、青銅、鉄器と進化してきた。中でも金属は自由に形を変えられることから現在に至るまで使用されている。 グループディスカッションでは、「演題：高峰譲吉の姿勢に学ぶ（グループ名：あふこ、共著者名：大濱風花、近ありす、役割：発言者）」について議論を行い、高峰譲吉の様々な功績の中でも、アドレナリンの結晶化についてピックアップした。高峰譲吉は、家畜の内臓を数多く集め、ここから純粋なアドレナリンの結晶を抽出したといわれている。そもそもアドレナリンとは、副腎髄質から分泌されるホルモンであり、心拍数の増加や血圧の上昇を促す。これを結晶化し単離に成功したことで、現在は止血剤やアレルギー反応を抑える治療薬として活用されていると学んだ。 講義では鉛の他にも、アルミニウムの電解精錬についても少し触れた。ここではその内容についてもう少し深堀して説明する。アルミニウムは融解塩電解と呼ばれる操作により精製される。まず、ボーキサイト（アルミナAl?O?や酸化鉄Fe?O?を含む鉱石）をNaOHに溶かし、溶液を薄めてAl(OH)?を沈殿させる。次に加熱してアルミナのみを取り出し、融解塩電解を行ってアルミニウムAlを得る。この時、氷晶石Na?AlF?を加えることで、融点を約1000℃にまで下げることができる。このように、金属を精錬する方法は数多く存在し、各方法にはより効率的に、精度よく金属を得るための知恵が詰まっていることが分かった。そしてこれらの方法を発明した科学者たちの偉大さを感じた。
A.① 非鉄金属とは、最新工業化学p17ページによると鉄以外の全ての金属を指しており、生産量が多いものとしてアルミニウム、銅、亜鉛、鉛、シリコンなどがある。だが、シリコンは共有結合であり金属結合ではない。次に、ΔG＝ΔH－TΔSの式について教科書のp40ページに記載があり、ΔGはギブスの自由エネルギーであり、ΔSはエントロピー変化でありこの間に成り立つ式であることが分かった。他にも灰吹き法についてし調査すると、佐渡市のホームページからわかり、紀元前からある細かい金属を含む鉱石から金銀分（不純物を含む）を回収し鉛と共にた炭火で溶かして金銀と鉛の合金を作る。それを灰を敷いた鍋の上で焼くと最初に鉛が溶けて灰にしみ込む。そうすることで金銀だけ残るという方法である。ブラスバンドのブラスは英語で真鍮という意味があり、これは銅と亜鉛の合金であることが調べて分かった。また銅と青銅と真鍮の融点の違いも調査し、この中で一番溶けやすいのは青銅であった。 ②発表の要旨としては、銅と青銅と真鍮の融点の違いについて調査し、この中で一番溶けやすいのは青銅であるということが調査から分かった。また具体的な情報として銅は赤みがかった色をしており、青銅は銅と錫（Sn）の合金で、錫の含有量によって変化するが赤褐色を帯びている。真鍮は銅と亜鉛（Zn）の合金であり、金色を持っている。 ③今回の講義の復習として、前回の講義とは異なり、非鉄金属について学んだ。教科書をもとに非鉄金属の定義から、具体的な物質まで幅広く調査した。また、ギブスの自由エネルギーの式について学び、式の持つ文字の意味について理解を深めた。また、発表者から銅と真鍮と青銅の違いについて学び、色の変化や何で出来ているかが異なるということが分かった。
A.①第五回は非鉄金属についての授業だった。非鉄金属にはアルミニウム、銅、亜鉛、鉛、シリコンなどがあり、シリコンは金属ではないが共有結合したSiは屈折率が高く反射するため光って見え、金属として扱われる。非鉄金属を作る方法として灰吹法があり、これは古くから行われている技術であり、紀元前１５００年から利用されている。非鉄金属を混ぜることで合金がつくられる。合金の例として真鍮と青銅があげられた。真鍮は銅と亜鉛の合金であり、融点は９００?９４０℃である。青銅は銅とすずの合金であり、融点は１０００℃前後である。銅の融点は１０８５℃であるため合金にすることで銅の融点を下げている。銅は電解製錬で製造される。アルミニウムは溶融塩電解が用いられ、ボーキサイトからアルミナを生成して作られる。また、ギブズの自由エネルギーについての話もあり、これはΔG＝ΔH－TΔSで表される。 ②授業最後の演習では、高峰謙呂について調べた。班は大濱風花、近ありす、立花小春の三人で、班名はふあこ、役割は発言だった。高峰謙呂は家畜の内臓をたくさん集めることでアドレナリンの結晶化を実現させた人であり、アドレナリンは止血剤やアレルギー反応を抑える治療薬として利用されている。 ③復習として非鉄金属の合成について調べた。アルミニウムを例として調べた。アルミニウムは現在の工業的生産ではホール・エル―法が用いられており、これはアルミナを溶融氷晶積中に溶かし、電気分解で単体のアルミニウムを得る方法である。手順としてまずボーキサイトからアルミナを得る工程がある。これはボーキサイトをNaOH水溶液で処理することで溶融し、不純物を除去した後溶液を冷却・中和し沈殿・ろ過して加熱分解でアルミナを得ることができる。この工程をバイヤー法という。その後アルミナを電気分解するが、融点が高くそのままでは電気分解不可であるため氷晶積に溶かして融点を下げてから炭素電極で溶融塩電解を行う。このようにしてアルミニウムは製錬される。
A. 非鉄の冶金としてはアルミニウムや銅、亜鉛、鉛などがあげられ、また正確には金属結合ではないがシリコンなども非鉄とされることがある。アルミニウムは軽くて丈夫であることから多くのものに使用されており、代表的なものでは新幹線やロケットなどに用いられている。このアルミホイルはバイヤー法という方法で作られており、これは原料のボーキサイトを水酸化ナトリウムで処理し、不純物の酸化鉄や酸化ケイ素を除くことで水酸化ナトリウムを生成、焼成する方法である。 「高峰譲吉の姿勢に学ぶ」「グループ名：タカミネーター」「共著者名：平方誠二郎、山口竜輝、山中麻央、中澤祐人、宮内大輝」「役割：案だし」。高峰譲吉はタカジアスターゼの開発だけでなく、アドレナリンの抽出・結晶化や日本初の化学肥料の製造・販売等数多くの功績を残している。また次世代の育成も行っており、常に日本のことを思っていた人であったことが分かった。 非鉄金属の合金としては代表的なものでは黄銅や青銅、白銅、ジュラルミン、はんだなどよく名前を聞くようなものが多く存在する。これらの合金は強度や融点の違いから、その特徴に合わせて多くの用途で用いられており、扱いやすさから学校教育の場で使用されることもある。また、磁性を持つ合金も存在し、その特徴から、他の金属の代用に用いられることもある。非鉄金属の合金はその組成によって様々な分野で活躍することができ、モノづくりにおいて優れた素材であると感じさせられる。
A.授業では非鉄金属の広義的な意味と金属の歴史について学びました。非鉄金属とは、鉄以外の金属のことで、アルミニウム、銅、チタン、マグネシウムなどが該当することが分かりました。 金属はほっておくと熱を出して酸化鉄になり、酸化した金属を元に戻すのは沢山のエネルギーが必要になるため金属の抽出法として灰吹法が使われてきました。東地中海や西アジアで紀元前2000年からあり、日本に伝わってきたのは1533年(戦国時代) 石器から土器、青銅、真鍮、鉄...と使われる金属が変わっていきました。また近代バイオテクノロジーの父と呼ばれる高峰譲吉についても学びました。 発表ではそんな高峰譲吉について調べ、彼の歴史を探りました。(グループ名：りかちゃむ 共同発表者 榎本理沙 川端萌菜 羽生胡桃 遠藤由里香 白坂茉莉香 ）消化酵素を利用し胃腸の働きを助ける、胃腸薬であるタカヂアスターゼを開発し、アルミに対しては、1910年に世界初電気分解によるアルミ精製方法を提案し、1917年にはアルミ精製に注力し、1919年にアルミの大量生産を可能にしました 。 アルミニウム合金は、新幹線の車体に多く使用されており、その製造には約1000℃の高温での溶解と、電気分解で得られるアルミが重要な役割を果たしています。 アルミニウムは天然には酸化物（ボーキサイト）として存在し、これを溶融した氷晶石中で約4Vの電圧をかけて電気分解することで金属アルミニウムが得られます。これは「ホール・エルー法」と呼ばれる方法で、軽くて強度のあるアルミを大量生産できる技術であることが分かりました。 非鉄金属の材料や加工品の品質・性能は、「日本産業規格JIS H」で詳細に規定されており、たとえば「JIS H4000（アルミニウムおよびアルミニウム合金の圧延材）」のような基準が、新幹線の部品選定や信頼性の確保に活用されています。
A.非鉄金属としてアルミニウムや銅、亜鉛が挙げられる。そのアルミニウム製錬方法として、原料は電気とボーキサイトであり、NaOHを添加し焙焼、溶融塩電解を経て製錬される。また、400年前の金の製錬方法として灰吹き法があり、細かく砕いた鉱石から金分を回収して炭火で鉛と一緒に溶かして合金を作る。灰を敷いて熱すると鉛が灰にしみ込み、金のみが残る仕組みである。そして、軽金属の代表としては１２族元素が挙げられる。 ワークショップの演題は高峰譲吉の姿勢に学ぶことであった。グループ名は高峰で共著者名は、小笠原大地、坂本彩夏、後藤将太、自分の役割として調査者であった。高峰譲吉は、発明家、科学、起業家など多岐にわたる分野で活動し、活躍した人物である。また、世界で最初のデンプン分解酵素であるタカジアスターゼを発明した。 復習として、非鉄金属の合金について調べ、銅鉄合金を取り上げた。磁性銅合金で優れた熱伝導性や耐摩耗性を持ち、IH電磁器などに用いられる。この合金にメッキを施すには高耐食性で毒性が低いスズメッキが最適だと考えられた。また、アルミニウムの電気量原単位を調べ、缶ビール1缶の製造における電気代は約1.75円と求めた。このように国内でのアルミニウムの生産の電力コストが高く、輸入に頼らざる負えない理由だと考えられた。
A.１．非鉄産業とは、先述している冶金鉄鋼業と比べると、文字通り鉄以外のすべての金属を指す。具体的には、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、金、銀である。よくここに間違えて分けられるのがシリコンである。しかし、シリコンは、共有結合であり金結合ではない、また光沢があるように見えるのも金蔵光沢としての性質ではなく、屈折率の高さからなるものである。これら非鉄産業では、まず、灰吹き法という方法で、金銀と鉛の溶解度の違いを利用して抽出したり、電解精錬により、銅の純度をあげたり、バイヤー法といわれる方法でアルミニウムを製造している。しかし、これらの懸念点としていずれも融点が非常に高い。そのため、アルミニウムでは氷晶石を混ぜて融点を下げるように他の金属でもこの操作を行っている。 ２．私たちのグループでは、グループ名を右前とし、高峰譲吉さんの功績について調査した。高峰さんは、アドレナリンを発見し、この結晶の単離に成功している。また、利用法として、出血の抑制、ぜんそくの発作の抑制などが挙げられる。 ３．それぞれの金属の製造法における特徴についてより調査していくと、銅は電解精錬の際に、不純物の塊であるアノードスライムというのをつくることが分かった。また、その内容物として、金、銀、セレン、テルルなどが主な物質である。他にアルミニウムの製造では、加工性が高いため非常に重宝されるアルミだが、製造にはほかの金属と比べてかなりの電力を消費して製造されることが分かった。
A.①400年前の金の作り方について。灰吹き法を用いている。方法は、細かく砕いた鉱石から金銀分を回収し、鉛とともに炭火で溶かし、きんぎんと鉛の合成を作る。そして、その合金を灰を敷いた鍋の中で熱すると最初に鉛が溶けて灰に染み込み、金銀だけが残る。紀元前約1500年前から東地中海地域や西アジアで用いられている。 鉛は融点が低い。銅は電線によく使われている。真鍮とは銅と亜鉛の合金である。銅が60％?70％、亜鉛が30?40％の物は黄銅とよばれている。青銅は銅とスズの合金はブロンズとよばれている。黄銅の融点は927℃、青銅の融点は913℃、銅の融点は1085℃である。融点が低いほど成型が容易である。 ②発表では、高峰譲吉のアドレナリンの発見について調査した。アドレナリンはホルモンの一種である。副腎皮質から分泌される。利用方法としては出血を抑え、心臓の動きを調節する。また、ぜんそくの発作を抑えることが分かった。 ③復習ではダイキャストについて調査した。ダイキャストとは溶かした金属を金型に高速・高圧で注入し、短時間で成形する鋳造技術であることが分かった。
A.この講義では非鉄金属と呼ばれる鉄以外の金属材料について学んだ。これは主にAl、Cu、Zn、Pbなどが挙げられ、教科書によってはSiも同じく非鉄金属として例示されるがこれは共有結合であることからも分かる通り厳密には金属ではない。また、金や銀を精錬する技術として灰吹き法があり、これはを含んだ鉱石を溶かした鉛の上に置き風を送って熱すると、鉛や不純物が酸化して灰となり純粋な金属のみが残るという方法で行われる。 私たちの発表では高峰譲吉について、胃腸薬のタカヂアスターゼを開発したこと、アドレナリンを発見し抽出及び結晶化に成功したこと、今の日産化学の前身となる化学肥料会社を設立したことを調査しまとめた。 復習の内容として、講義内で真鍮や青銅などが扱われておりほかの合金についても気になったため個人的に調査した。まず我々に身近な合金としてはんだやジュラルミンなどが挙げられる。はんだは錫と鉛の合金で、電子回路の部品をつなぐのに不可欠であり、ジュラルミンはアルミニウムに銅やマグネシウムなどを加えた軽くて強い合金で航空機の機体やスポーツ用品に利用されている。
A. 非鉄金属にはAl, Cu, Zn, Pb, Siなどがあり、軽量・耐久性に優れるアルミニウムはAl?O?を電解還元して製造されるが、電力消費が大きい。反応は自由エネルギーΔG＝ΔH－TΔSが小さい方向に進む。灰吹き法は鉛と金銀の合金を灰で加熱し、鉛を除去して金銀を得る古代技術。真鍮はCuとZn、青銅はCuとSnの合金で、それぞれ融点が異なる。 今回の発表では「高峰譲吉」について調べ発表した。高峰さんは胃腸薬「タカヂアスターゼ」を開発した人物である。これは消化酵素を利用して胃腸の働きを助けてくれる薬である。 次にアルミに関しても調べた。アルミホイルは1910年に世界初の「電気分解によるアルミ精製法」を提案した。1917年にはアルミ精製に本格的に力を入れ始めた。1919年にはアルミの大量生産を始めた。 私は今回のテーマである非鉄金属のうちニッケルを選んで調べた。ニッケルは主に硫化鉱や酸化鉱から製造される。硫化鉱の場合、まず焙焼して粗ニッケルを得た後、電解精錬により高純度ニッケルを製造する。酸化鉱では高圧酸浸出法（HPAL）が用いられ、硫酸で浸出後、溶液からニッケルを抽出・精製する。ステンレス鋼や電池材料に広く利用される。
A.①今回の講義では、1000℃を超える高温とわずか4ボルトの電圧が、新幹線のような高速輸送を可能にする非鉄金属の製造にいかに不可欠であるかを学びました。鉄以外の金属である非鉄金属は、軽量性や高い導電性、耐食性といった特性から、現代産業の多様な分野で活用されています。特に、古くから貴金属の精錬に用いられてきた灰吹き法から、現代の主要な銅の精錬法である銅の電解精錬、そしてアルミニウムの原料となるボーキサイトからアルミナを精製するバイヤー法、さらにアルミナからアルミニウムを電気分解で製造するプロセスまで、その製造技術の進化を追いました。これらの技術は、新幹線のような最先端の交通インフラを支える上で欠かせないものです。 ②日本の産業発展期において、化学技術の進歩は多岐にわたり、その中には金属精錬だけでなく、生命科学や医薬の分野における画期的な功績も含まれます。その代表的な人物が、世界的な化学者である高峰譲吉博士です。彼は、消化酵素であるタカジアスターゼの発見と実用化により、医薬品産業に大きな貢献を果たしました。さらに、副腎からホルモンであるアドレナリンを単離・結晶化することに世界で初めて成功し、現代医学の発展に不可欠な基礎を築きました。高峰博士のこれらの功績は、日本の科学技術が世界水準に到達したことを示す象徴であり、非鉄金属の精錬技術と同様に、日本の産業革命期における化学工業の多様な発展と、その国際的な貢献を物語るものです。 ③今回の講義の復習では、まず非鉄金属が鉄以外の金属全般を指し、その特性が新幹線などの現代技術に不可欠であることを確認します。次に、貴金属の精錬に用いられた灰吹き法の原理と、現代の銅精錬の主流である銅の電解精錬のプロセスを理解することが重要です。さらに、アルミニウムの製造において、原料のボーキサイトからアルミナを抽出するバイヤー法の役割と、その後の電気分解によるアルミニウム精錬の重要性を整理します。これらの製造技術が、いかにして特定の温度や電圧条件下で効率的に行われるかを再確認することが、学習の定着に繋がります。
A. 第5回のテーマは「非鉄金属」であった。非鉄金属とは、文字のとおり鉄以外の金属のことを指す。教科書によってはシリコンも非鉄金属に分類されることもあるが、シリコンは金属ではない。金や銀を精錬するのに、「灰吹き法」というものが用いられた。灰吹き法は紀元前1500年頃から東地中海地域や西アジアで使われていた、鉛を介して貴金属を不純物から分離する技術である。具体的には貴金属を含んだ鉛合金を灰の上において加熱し、鉛が酸化されて灰に吸収され、貴金属だけが残るという原理を利用している。第二次世界大戦から飛行機が登場し、軽金属が使われるようになった。最も身近な軽金属としてアルミニウムがあり、アルミニウムは溶融塩電解により製造される。 グループワークでは、「高峰譲吉」について調査した。高峰譲吉はでんぷん分解酵素を発見した人であり、この酵素はタカジアスターゼと命名された。また、アドレナリンも発見し、ホルモン化学の発展に貢献した。
A.①今回の授業では非鉄金属について学んだ。非鉄金属とは鉄以外の全ての金属である。生産量の多いものとしては、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、などがある。鉄に次いで大量に生産されるのはアルミニウムであるとわかった。銅は電気をよく流し、電線に使われる。銅の工場では炎色反応により炎が緑であるとわかった。また、シリコンは共有結合であるので非金属ではない。シリコンが光っている理由は屈折率が高いからである。また石器と金属の違いは、石器は運に頼ったり頑張って削ったりしかないが、金属は曲げることや型にいれて好きな形にできる。銅は電気をよく流し、電線に使われる。銅の工場では炎色反応により炎が緑である。 ②グループワークでは「高峰譲吉」について調べた。高峰譲吉は胃腸薬である「タカヂアスターゼ」を開発した。この胃腸薬は消化酵素を利用し胃腸の働きを助けることが分かった。アルミは、1910年に世界初の「電気分解によるアルミ精錬法」を提案した。1917年にアルミ精錬に本気を出しアルミを大量生産した。 ③高峰譲吉について深く調べた。高峰譲吉はアドレナリンを発明した。発見した経緯はアドレナリンの抽出を行ったことにある。牛の副腎から結晶上のアドレナリンを取り出した。ヴェルピアン反応を行うことで、人体から初めて取り出されたホルモンだと確認した。
A.１．非鉄金属はアルミニウム、銅、亜鉛、鉛、などが挙げられる。アルミニウムはバイヤー法という方法で精錬される。ボーキサイトを原料とし、水酸化ナトリウムで処理することで水酸化アルミニウム（アルミナ）を得る。ここでは、水酸化ナトリウムによって酸化鉄などの不純物は沈殿分離され、除かれる。真鍮は銅と亜鉛の合金であり、伸展したり圧縮したりすることで五円玉や楽器に加工される。銅が含まれる合金として、スズと銅でできた青銅が挙げられる。 ２．演題：高橋譲吉について 共著者：山?紀々香、金子乃々楓、山根寿々、永井日奈、向田有稀 自身の役割：調査 高峰譲吉はアドレナリンを1856年に発見し、命名を行った。また、アドレナリンの生理作用を解明し、ノーベル賞を受賞した。さらに、アルミニウムの精錬に必要な電力を生産するため、黒部ダムの建設を行った。 ３．アドレナリンは、現在ぜんそくの発作を抑える薬や心臓の動きをコントロールする薬に使用されており、重要な薬品として利用されている。高橋譲吉は、日本のアルミニウム産業を発展させた人物だと考える。当時、アルミニウムの原料であるボーキサイトは国内で発掘できなかった上に、精錬に必要な大量の電力を供給することが困難であった。そこで高峰氏は他国からボーキサイトを輸入し、10万キロワットの電力を用意する計画を立てた。日米合弁会社を設立する計画は達成できなかったが、精力的に活動を行うことで高峰は日本のアルミニウム産業を発展させていこうとしていた。
A.金属鉱石から金属を取り出す操作を冶金という。金属は、主に鉄と非鉄金属に分類される。鉄の製錬では、鉄鉱石をコークスで還元し、高炉などで製造する。この過程では大量の二酸化炭素が排出される。一方、鉄以外の非鉄金属には、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛などがあり、用途に合わせて様々な加工が施される。古くから、灰吹き法や電解精錬などの精錬技術が用いられてきた。特にアルミニウムは、ボーキサイトからホール・エルー法で製造されるが、大量の電力を消費することが特徴ある。また、金属は不純物が入ることで電気抵抗が増す一方で、強度が増す性質を持つ。真鍮や青銅のように、複数の金属を混ぜて合金にすることで、性質を調整することも可能である。道具の素材は、打製石器から磨製石器、土器、銅、青銅、鉄、アルミのように遷移してきた。アルミが普及したのは電気が普及してからである。 高峰譲吉は1854年から1922年に生きていた人で、タカジアスターゼを発見した人である。タカジアスターゼはデンプンの消化を助ける働きを持つ酵素である。1894年に麹菌から発見され、現在は胃腸薬に配合されている。高峰譲吉はほかにも腎臓肥料開発やアドレナリンの抽出、結晶化に成功した人である。 ボーキサイトからアルミニウムを精練に必要な電力量は約15000kWh/tであるが、リサイクル時は、ボーキサイトからの精練の約3%程である。
A.①今回の授業では非鉄金属について学んだ。非鉄金属とはアルミニウムとシリコン、亜鉛鉛などが挙げられる。また、状態方程式について学んだ。また、灰吹き法についても学んだ。灰吹き法とは、西アジアで、紀元前2000年に発明された。日本では戦国時代、1533年、石見銀山などで鉱石から単体分離した金をさらに精錬することである。また不純物について学び、不純物があると電気抵抗が大きくなることについても学んだ。また合金について学んだ。ブロンズ(青銅)や真鍮(銅と亜鉛)などが挙げられた。 ②グループワークでは、高峰譲吉の功績について学んだ。胃腸薬「タカヂアスターゼ」を開発した。この薬は消化酵素を利用し、胃腸の働きを助けてくれるものである。またアルミに対する功績についても学んだ。1910年に世界初に電気分解によるアルミ精錬法を提案し、1917年にアルミ精錬に本気を出した。1919年にアルミの大量生産法を確立した。 ③今回の授業では、非金属について学んだ。非鉄金属とは、鉄以外のすべての金属のことである。生産量の多いものとしては、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛などがある。銅は、電気をよく流すことから電線に使われている。また、引き金属としてあげられた。シリコンについて学んだ。シリコンは共有結合でつながっているため非鉄金属ではない。シリコンが金属のように光沢を持っている理由は、屈折率が高いからである。また石器、土器、青銅、鉄、アルミのように、時代とともに使われるものが成長した。
A. シリコンは共有結合だから、金属に属されない。光っているのは屈折率高いから。 非鉄金属は鉄以外のすべての金属を指す。生産量の多いものとして、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛が挙げられる。アルミニウムは大量の電気を消費して精製する。銅は電気部品で多用されている。 ΔGはギブスエネルギーで、ΔHはエンタルピー変化、ΔSはエントロピー変化を表す。ΔG＝ΔH―TΔSは温度Tが高いと、熱エネルギーTΔSが大きくなり、ΔGが小さく済むようになる。小さくなるように反応が進む。酸化鉄から鉄、酸素に分解するには、多くのエネルギーを有する。体積大きいほどエンタルピー大きい。 ４００年前、どう金をつくったのか。灰吹き法で作った。これは、磨り臼や回転臼などによる粉成作業、そして汰り分けの工程を得て、鉱石から単体分離した金に生成することができる。 銅は電気を良く流すため、電線や電気回路、電気部品によく使われる。そして、不純物が入ると、電気抵抗率が高くなる。 真鍮(ブラス)は銅と亜鉛の合金であり、青銅(ブロンズ)は銅とスズの合金である。融点はそれぞれ、銅１０８５℃、ブラスは900?940℃、ブロンズは990?1030℃である。純水な金属を取り出すには、電解精錬を行う。 アルミニウムは原料はアルミナである。ボーキサイトを水酸化ナトリウムで処理し、不純物である酸化鉄や酸化ケイ素を取り除き、生成する水酸化アルミニウムを焼成することによって作られる。これはバイヤー法と言われる。アルミニウムは鉄より融点低いため。鉄で型をつくり、流し込むことができる。 高峰譲吉について調べた。世界で最初のデンプン分解酵素であるタカジアスターゼを発見した。
A. ① 金属は、鉄と非鉄金属に分けることができる。非鉄金属として、有名なものの一つがアルミニウムである。アルミニウムは、戦時中戦闘機の開発のための鉄より軽い金属の研究によって、工業利用されるようになり現在では、飛行機、新幹線などに使われている。アルミニウムは、ボーキサイトと氷晶石などを溶かし、融解塩電解によって、生成される。この融解塩電解には、膨大な電力が必要になるため、石油など資源を多く持つ国がアルミニウムの生産量も多くなっていある。 ② グループで、タカヂアスターゼを発明した高峰譲吉の功績について、調査を行った。高峰譲吉は、黒部ダムを建設しその電力を用いて、アルミ工場を建設する計画を立案したが、第一次世界大戦中であり、水力発電の需要が非常に高かったため、流域の利権を獲得には、多くの時間がかかってしまった。第一次世界大戦後、東洋アルミナムとして、利権は得られたものの、譲吉が亡くなったことでアルミ産業は断念、その後、水力発電所として、黒部ダムが作られたことが分かった。 ③ 復習として、アルミニウムと銅の生成法の違いについて調査を行った。アルミニウムは、ボーキサイトに氷晶石を溶かし融点を下げた後、融解塩電解によって生成される。一方、銅は、黄銅鉱をコークス、石灰石と炉に加え、加熱することで粗銅が得られ、粗銅を電気分解することで、銅が得られる。ボーキサイトは氷晶石に溶解させたものを電気分解する必要があるが、粗銅はただの電気分解で生成できる点が異なっていると考える。
A.金属は鉄鋼と非鉄金属の2つに分類されるとあるが、前回鉄鋼を取り上げたのに対して今回は非鉄金属についてを取り上げる。非鉄金属は鉄以外のすべての金属で、生産量の多いものとしてアルミニウムや銅（、亜鉛や鉛、シリコンなどがある。非鉄金属の性質を生かすことで特定の金属である金を混合物から取り出す灰吹き法やアマルガム法がある。また、合金という複数の金属を混ぜ合わせることで融点を下げて加工しやすくするという手法がある。 演習は工学に大きな発展をもたらした高峰譲吉についてを調べた。高峰譲吉はアミロース分解酵素であるタカジアスターゼを開発した人物である。麦を製粉したときに生じる産業廃棄物であるふすまで酵素を生む麹菌を培養して作った。従来の胃腸薬は水飴状でわけるのが大変だったことから、粉末状のタカジアスターゼは重宝されたという。 別の演習では非鉄金属の合金にどのようなものがあるかと、磁性銅合金について用途と特徴を調べた。非鉄金属である銅の合金は、亜鉛を添加した真鍮、ニッケルを添加した白金、ニッケルと亜鉛を添加した洋白、スズを添加した青銅、ニッケルと鉄とマンガンを添加した白銅、アルミニウムを添加したアルミニウム青銅、ベリリウムとコバルトを添加したベリリウム銅などがある。磁性銅合金は銅に磁石につく性質を持つ鉄またはコバルトを添加したものである。磁性を持つ物質の例として防犯目的として使われる紙幣の特殊インクがある。耐食性があるアルミニウム青銅や洋白や白銅をメッキに用いると錆びにくくなる。
A.①講義で非鉄金属について学んだ。非鉄金属にはアルミニウム、銅、亜鉛、鉛などがある。古代では灰吹法によって金属精錬を行っていた。古代から現在までは石器→土器→青銅器→鉄器へと移行してきた。真鍮は銅と亜鉛、青銅は銅とスズの合金である。銅、真鍮、青銅の融点はそれぞれ1085℃、900?940℃、990?1030℃であると学んだ。アルミニウムはボーキサイトを原料にし、ホールエール法で得られる。 ②グループワークでは日本の科学者である高峰譲吉について調査を行った。彼は発明家、起業家、慈善家、官僚、指導者などの様々な側面を持ち合わせている人物であり、その中でも偉大な功績は、世界で最初のデンプン分解酵素である「タカジアスターゼ」の発明を行ったことである。また、アドレナリンを発見し単離に成功した。これは止血剤などに用いられている。 ③復習ではタカジアスターゼの発明が世界に及ぼした影響について調査した。タカジアスターゼの開発によって当時限られていた消化不良に対する治療法が、デンプンを分解するアミラーゼの医療応用によって可能になったのはとても画期的であった。生物由来成分を製品化したことは後の医薬や発酵技術の基礎的モデルとなり技術の進歩に大きく貢献した。
A. 400年前の金の作り方である、灰吹き法について学んだ。これは、細かく砕いた鉱石から金銀分を回収し、鉛とともに炭火で溶かして、金銀と鉛の合金を作る方法である。その合金を灰を敷いた鍋の中で熱すると、最初に鉛が溶けて灰にしみ込み、金銀だけが残る。溶解度の違いを利用している。それから、金属は軽くて硬い、曲げたり伸ばしたりできるため、形を作りやすい。よって、使い道が多くある。それから、合金についても学んだ。真鍮は銅と亜鉛を混ぜたもので、融点が900-940である。銅とスズの合金は青銅で、融点990-1030℃である。銅の融点は1085℃である。よって、真鍮が1番溶けやすい。 グループで議論した演題は、高峰譲吉の姿勢に学ぶで、グループ名はあふこ、メンバーは近ありす、大濱風花、立花小春であった。自分の役割は、発言であった。高峰譲吉は家畜の内臓をたくさん集めてそこから純粋なアドレナリンの結晶を抽出した。アドレナリンは副腎髄質から分泌されるホルモンで、心拍数と血圧を上昇させる。活用法として、止血剤やアレルギー反応を抑える治療として利用されている。以上のように、高峰譲吉の鉱石について調べてまとめることができた。 高峰譲吉 は多岐にわたる分野で活動を行っていた。最新の科学の知識を応用し官僚として仕事をしたり、会社を設立したりなど様々な分野で輝かしい業績を残した。近代バイオテクノロジーの父である。彼の事業家としての業績を調べた。設立にかかわった会社として、現在の第一三共株式会社がある。高峰譲吉が初代社長であり、タカジアスターゼやアドレナリンの独占販売権、オリザニンの輸入販売権を獲得した。現在では日本の医薬品業界で第4位の大企業である。また、電源開発やアルミニウム工業発展にも大きく寄与した。まだ日本にアルミニウム産業が根付いていなかったころ、産業発展と日米共同事業による日米親善を目的として黒部川の電源開発に着目した。立ち上げた東洋アルミナム株式会社は現在の関西電力株式会社である。バイオ化学だけでなく、発電所の建設やアルミニウムの製造にも関わっていたことから、日本の産業を発展させて人々の生活を豊かにしたいという姿勢であったのではないか。また、海外での活動も行っていたことから、日本の力を世界にアピールしたいという思いがあったと考えた。
A.①テーマは非鉄金属についてである。非鉄金属の種類としては、アルミニウム・銅・シリコン・亜鉛・鉛、銀がある。銀を鉱石から取り出す方法には、銀と鉛の合金を作る工程でケイ酸やアルミナなどが取り除き、次の工程で鉛を取り去って銀だけを取り出す灰吹き法がある。銅は電解精錬によってつくられ、銅の合金については亜鉛との合金の真鍮と、スズとの合金の青銅がある。 ②発表では高峰譲吉について調べた。グループ名はアドレナリンで、グループのメンバーは私を含めてHUYNHVINH KHANG、福田徳馬、長橋昂汰であり、私の役割は調査であった。高峰譲吉は1894年に胃腸薬であるタカヂアスターゼを発見し、1900年にアドレナリンの抽出に成功して、1910年にアルミニウムの新たな精錬方法を提案したことが調べられた。 ③【平常演習】05-03「非鉄金属の合金」に取り組んだ内容を次に示す。非鉄金属の合金には黄銅、青銅、ジュラルミンなどがある。磁性銅合金の特徴は、磁性に加えて高い電気伝導性と熱伝導性を持つことである。用途としては、電磁部品や医療機器に使われている。また、めっきを施す場合は磁性を維持しながら、耐食性・耐摩耗性を向上させるニッケルめっきが良い。
A.① 非鉄金属 (Al、Cu、 Zn、Pb、Si) の分類とギブスの自由エネルギー式G=△H-TAS、灰吹き法による金銀回収、真鍮・青銅・銅の融点差について学び、②生産量ランキング や温度依存性グラフ、灰吹き法の手順、合金融点比較を発表し、③AG式の意味と灰吹き法の手順を復習しました。
A.①「非鉄金属」をテーマに、鉄以外の金属資源の特徴や製錬方法について学んだ。非鉄金属には、アルミニウム・銅・亜鉛・鉛などがあり、軽さや耐食性といった性質から多様な用途に使われている。特にアルミニウムは、ボーキサイトからバイヤー法でアルミナを取り出し、溶融塩電解で精製される。軽くて加工しやすく、ロケットや新幹線、家庭用品にも広く使われている。また、金や銀などの貴金属は、古くは灰吹き法と呼ばれる方法で精錬されてきた。これは鉛を用いて不純物を取り除く伝統的な技術である。 ② 日本の化学者高峰譲吉について調査した。彼は、世界初のデンプン分解酵素「タカジアスターゼ」を発見し、さらにアドレナリンの抽出・結晶化にも成功した。これらの功績により、ホルモン化学や医薬品開発の発展に大きく貢献した人物であることが分かった。 高峰は単に研究者としてだけでなく、後進の育成や日本の科学技術の発展にも尽力しており、その姿勢は今の私たちにとっても大きな学びとなった。 ③ 非鉄金属は、純粋な金属だけでなく合金としても重要である。たとえば、黄銅（銅＋亜鉛）や青銅（銅＋スズ）は融点や硬さが異なり、用途に応じて使い分けられている。これらの合金は、加工性や電気伝導性、耐久性などの観点から、学校教育や日常製品にもよく使われている。金属の精製には多くのエネルギーが必要で、熱力学的な視点も重要になる。反応が自然に進むかどうかはΔGが関係しており、温度やエンタルピー、エントロピーのバランスによって決まる。この考え方を通じて、金属製錬が単なる加熱作業ではなく、理論と技術が融合したプロセスであることが理解できた。
A.?非鉄金属にはアルミニウム、銅、亜鉛、鉛、シリコンなどがあり、それぞれ特徴的な性質と用途を持ちます。アルミニウムは軽量で耐久性・耐酸化性に優れ、構造材料に多用されます。銅は加工が容易で電気・熱伝導性に優れ、電気配線や伝熱管に利用されます。銅と亜鉛の合金は真鍮（Brass）、銅とすずの合金は青銅（Bronze）と呼ばれ、それぞれ異なる融点をもちます。アルミニウムの精錬は、バイヤー法で水酸化アルミニウムを得て焼成し、ホール・エルー法で電解して得られます。この工程では多量の電力を消費します。また、ΔG＝ΔH－TΔSのギブス自由エネルギーの式から、金属の酸化や精錬の熱力学的理解が可能です。歴史的には灰吹き法によって銅の利用が始まり、文明の進展とともに金属利用が広まりました。日本では高峰譲吉が、ふすまを利用して麹菌からタカジアスターゼを生産し、アドレナリンの抽出結晶化にも成功しました。 ?「タカジアスターゼ」 無機工業化学 山中麻央(発案)、中澤祐人、宮内大樹、平方誠二郎、山口竜輝、中川一生 高峰譲吉の功績について調べた。その結果、高峰譲吉はタカジアスターゼやアドレナリンの抽出・結晶化に成功し、日本初の化学染料を製造・販売を行った人物であることがわかった。 ?高峰譲吉の功績として、タカジアスターゼについて述べる。高峰譲吉は「麹菌の強力な酵素は、醸造だけでなく人間の胃腸における消化も助けるに違いない」という発想から、麦を製粉する際に出る「ふすま」を活用してタカジアスターゼを培養し、高効率・低費用で生産が可能のメリットがある。また、ジアスターゼが水あめ状態だったのに対して、タカジアスターゼは乾燥した粉末で安定性、作業性においても優れており、世界中でヒット商品となった。当時世界最大の製薬会社パーク・デイヴィス社の研究の協力体制があったことも、これからの高峰譲吉の功績につながったとも言える。高峰譲吉はタカジアスターゼの発見、アドレナリンの抽出結晶化など科学界における重大な業績を立て続けに成し遂げ、多額の特許料収入を得た。その時、アルミニウムに関する記述を確認し、電気化学専門家の山崎甚五郎体重要性を増していたアルミニウムの再増俸法について論じた。そこで高峰譲吉は日本国内で10万キロワットの電力を準備する計画を打ち立てた。そうして水力発電に好条件な黒部川に目をつけダムを建設した。このように日本の進むべき方向をよくとらえ、長期的な視野で国益を考え事業を起こす姿勢が大きな発展に貢献したと考える。
A.
A.非鉄金属とは、鉄以外のすべての金属を指し、代表的なものには銅、アルミニウム、亜鉛、鉛、錫などがある。これらは電気伝導性や耐食性、軽量性などに優れており、建築・電気・自動車・電子機器分野で広く利用されている。非鉄金属の中でも、銅は特に古くから利用されてきた金属の一つであり、装飾品や道具の材料として重宝された。古代では、銅を含む鉱石から金属を取り出すために灰吹法が使われた。これは、鉛を加えて金属を合金化し、金や銀などの貴金属を分離・精製する方法である。鉛とともに加熱することで、貴金属が鉛に取り込まれ、後に酸化鉛を除去して純金属を得る。銅はそのままでも有用だが、他の金属との合金とすることで、性質が大きく向上する。たとえば、真鍮は銅と亜鉛の合金であり、加工しやすく、黄みがかった美しい外観を持つため、楽器、装飾品、建材などに用いられる。一方、青銅は銅と錫の合金で、古代から青銅器として武器や道具、仏像などに広く利用されてきた。青銅は真鍮に比べて硬く、耐摩耗性や鋳造性に優れていることが特徴である。これらの合金技術は、単一金属では得られない特性を実現し、用途に応じた素材開発を可能にしている。非鉄金属とその加工技術の理解は、材料科学や金属工学の基礎として非常に重要である。
A.
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第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
