化学が築く未来｜高校化学 — みならいノート

根拠は高等学校学習指導要領（平成30年告示）「化学」の内容 (5) ア (ｱ) ㋑「化学が築く未来」。
告示は「化学の成果が様々な分野で利用され、未来を築く新しい科学技術の基盤となっていることを
理解すること」を求めており、解説は資源・エネルギー・情報・生命・環境・材料に関連する先端の化学を
例に挙げている。

0. どういう論点か

この論点は覚えるためのものではなく、方向を知るためのものです。
ここに挙げた技術はどれも進行中で、数値や達成の度合いは動きます。
ですからカードにしているのは「何を目指している技術か」だけで、性能や年号は入れていません。

分野	化学が担っていること
資源	少ない元素で同じ働きを出す（元素戦略）
エネルギー	蓄える・変換する（次世代型蓄電池・燃料電池）
材料	炭素だけで違う性質を出す（カーボンナノチューブ・グラフェン）
環境	作る過程から負荷を減らす（グリーンサスティナブルケミストリー）

引っかけの分かれ目は次の 3 つ。

元素戦略は「代替」と「減量」（希少な元素を、ありふれた元素で置き換える）
同じ炭素の単体から、フラーレン・カーボンナノチューブ・グラフェンが作られる（構造が違う）
グリーンケミストリーは「出たものを処理する」ではなく「出さない作り方にする」

1. 資源とエネルギー

根拠: 学習指導要領化学-(5)-ア-(ア)-㋑

元素戦略とは、どんな考え方？

希少な元素を、ありふれた元素で置き換えたり、使う量を減らしたりして資源を有効に使うこと

レアアースやレアメタルへの依存を下げる。

触媒の開発が資源の問題に効くのはなぜ？

少ない量で反応を進められ、より穏やかな条件で作れるようになるから

白金のような希少な金属を使わない触媒の研究も進んでいる。

次世代型蓄電池に求められている性質は？

同じ重さ・体積でより多くのエネルギーを蓄え、長く安全に使えること

再生可能エネルギーの利用にも、電気自動車にも欠かせない。

再生可能エネルギーの利用で、化学が担っている役割は？

発電の量が変動するぶんを蓄えたり、別のエネルギーに変換したりすること

蓄電池や、水素として蓄える技術がその例。

人工光合成が目指しているのは？

光のエネルギーで、水や二酸化炭素から有用な物質を作ること

植物が行っていることを人工的に実現しようとしている。

2. 材料と情報

根拠: 学習指導要領化学-(5)-ア-(ア)-㋑

フラーレン・カーボンナノチューブ・グラフェンの共通点は？

どれも炭素だけからできた同素体

構造（球状・筒状・シート状）の違いで性質が変わる。

カーボンナノチューブが注目されているのはなぜ？

非常に強く、電気も熱もよく伝えるから

構造によって導体にも半導体にもなる。

超伝導とは？

ある温度以下で電気抵抗が 0 になる現象

送電の損失を無くしたり、強い磁場を作ったりできる。

分子を用いる情報素子が目指しているのは？

分子 1 個を素子として使い、極限まで小さくすること

半導体の微細化の限界を超える手がかりとされている。

大規模な量子化学計算で何ができるようになった？

実験の前に、物質の性質や反応をコンピュータで予測すること

作る前に候補を絞れるので、開発が速くなる。

3. 生命と環境

根拠: 学習指導要領化学-(5)-ア-(ア)-㋑

ケミカルバイオロジーとは、どんな分野？

化学の手法で生命現象を調べ、制御しようとする分野

化学と生命科学を融合したもので、創薬にもつながる。

グリーンサスティナブルケミストリーの考え方は？

環境への負荷を、出てから処理するのではなく、作る過程から減らすこと

溶媒・触媒・原料の選び方から見直す。

原子効率（アトムエコノミー）とは？

原料の原子のうち、どれだけが目的の生成物になったかの割合

副生成物が少ない反応ほど高い。

高感度の機器分析が科学捜査に使えるのはなぜ？

ごく微量の物質でも同定できるから

環境中の汚染物質の検出にも使われる。

化学が果たす役割を考えるとき、「できること」と同時に見るべきものは？

資源・環境・安全への影響

新しい物質を作る力は、負荷を増やす方向にも働く。