高校化学の教材；分子と結晶模型の「ベンゼン屋」

2025年10月6日ノーベル賞医学生理学賞で坂口志文氏他2氏が受賞したのに続き、
10月8日に発表されたノーベル化学賞は
京都大学の北川進特別教授（74）と、
リチャード・ロブソン教授（メルボルン大学）、
オマー・ヤギー教授（カリフォルニア大学バークレー校）の3氏が受賞しました。

(REUTERSから引用)

受賞理由は、「金属有機構造体（MOF: Metal-Organic Frameworks）の開発」です。

MOFは、金属イオンと有機分子が結合してできた、極めて微細な孔（あな）を無数に持つ多孔性材料で、天然ガスや二酸化炭素などの気体を貯蔵したり分離したりするのに役立つ新しい材料として、環境やエネルギー問題の解決への応用が期待されています。

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＜吸着する＞
この研究で、狙った分子を大量に吸着する道が開かれました。
「(物理的)吸着」はたくさんの小さな穴が開いた固体に気体分子がくっつく現象です。
冷蔵庫の脱臭剤に使われている活性炭は匂いの分子(気体)を表面に吸着し、離さないので脱臭剤としての役目をします。

小さな穴の表面に分子が弱い引力(分子間力)でくっつきます。
さらに、分子の運動で穴の迷路に潜り込んでしまい出られなくなる。
冷蔵庫の脱臭ばかりでなく水質浄化にも使われます。
この他に、シリカゲル(水の吸着)、ゼオライトなどがあります。
＜狙った分子を吸着する＞
ゼオライトという吸着剤があります。
特徴的な結晶構造を持ち、細孔の大きさが特定の分子を吸着します。合成ゼオライトは細孔の大きさが0.3nm、0.4nm、0.5nm(10-9ｍ)の分子を吸着できるといった特性を持っています。これにより、狙ったサイズの分子を吸着できるようになりました。

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＜もっと精密に狙った分子を大量に吸着する＞
金属有機構造体（MOF: Metal-Organic Frameworks）は細穴の大きさを精密にデザインできます。