さぁ、化学に目覚めよう/著者:ケイト・ビバードーフ

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※そのままの文章ではありませんが、試し読みする感覚でお楽しみください。

書籍情報

タイトル

さぁ、化学に目覚めよう

世界の見え方が変わる特別講義

発刊 2024年3月20日

ISBN 978-4-635-13018-9

総ページ数 456p

著者

ケイト・ビバードーフ

テキサス大学オースティン校化学教育准教授。
大学では文系の学生に向けた科学の講義も担当する。子ども向けのサイエンス本を多数執筆。

出版

山と渓谷社

もくじ

  • はじめに
  • 第1部 ひと味違う化学の授業
    • 第1章 小さいけれど大切なもの――原子
      • 世界をつくる小さなかけら
      • あなたの身体を原子にたとえると
      • じつはすごい! 周期表
      • 左に行くほど電子をあげたがる
      • 下に行くほど原子は大きくなる
    • 第2章 形がすべて――空間の中の原子
      • 原資は引かれあっている
      • その元素は金属? 非金属?
      • 両想いの共有結合
      • 片思いのイオン結合
      • 分子を立体でとらえてみて
      • 形が変われば、性質も変わる
      • ほら、いまも電子が動いてる
      • どうやって電子を共有する?
    • 第3章 姿を変える――固体、液体、気体
      • 原子も分子も群れるのが好き
      • アイスクリームが溶ける仕組み
      • 水が蒸気になる仕組み
      • ドライアイスと霜に共通するもの
      • 氷でトラックの重さを支える⁉
      • 物質の状態を決めるものは何か?
    • 第4章 絆はいつか壊れるもの――化学反応
      • 化学反応式はレシピである
      • ふざけんな、モルって何だよ?
      • 反応とエネルギーはセット
      • 分解=いまある結合を壊すこと
      • 生成=新たに結合をつくること
      • 強く引かれる相手に出会ったなら
      • 水素はなぜ爆発しやすいか
      • 温めたり、冷やしたり
  • 第2部 化学はここにも、そこにも、どこにでも
    • 第5章 目覚めたあとのお楽しみ――朝食
      • 朝、コーヒーを飲みたくなるのはなぜ?
      • 科学的に正しいコーヒーの淹れ方
      • ジュースとミルクの科学的正体
      • 完璧なオムレツをつくるには
      • 肉と野菜の科学
      • ミネラルはイオンだ!
    • 第6章 燃焼を感じる――運動
      • アドレナリンジャンキーですけど何か?
      • 食べたものがエネルギーに変わるまで
      • 体内の脂肪を効率よく燃やす方法
      • アドレナリン、ドーパミン、コルチゾール
      • ランナーズハイを生む物質
      • 鎮痛薬が効くのはなぜか
    • 第7章 美しい自分になる――出かける準備
      • 毛髪の科学
      • パラベンの役割
      • シリコーンの役割
      • コンディショナーを使いこなす
      • 髪を乾かすのに最適な温度
      • 化粧下地はなぜ大切なのか
      • 古代エジプト人の赤いリップ
      • ナイロン暴動
    • 第8章 われに太陽を――ビーチで
      • ポリエチレンの発明
      • 必要なのは強度? 柔軟性?
      • 光分解という性質
      • 発泡スチロールとペットボトル
      • 水着に着替えたら
      • 光は何でできている?
      • スペクトルを理解する
      • 紫外線が危険な理由
      • 日焼け止めの選び方
    • 第9章 パイはウソをつかない――キッチンで
      • お菓子づくりは実験に通ず
      • 小麦粉の選択を誤るな
      • パイづくりにバターが最適な理由
      • 砂糖がカラメルに変わるまで
      • 匂いと味わいの科学
    • 第10章 口笛吹いて働こう――家の掃除
      • 混ぜるな、危険
      • 食器用洗剤と食洗器用洗剤
      • 重曹がいろいろ使える理由
      • 酸のパワー
      • 漂白剤は汚れを「見えなく」する
      • 酸性洗剤とアルカリ性洗剤
      • 血液のpHが一定に保たれる理由
    • 第11章 ハッピーアワーは最高の時間――バーで
      • ビールづくりは加熱がキモ
      • アルコール度数の見方
      • 蒸留酒の科学的特徴
      • アブサンは何物か?
      • 酒に飲まれるな
    • 第12章 日暮れてまったり――ベッドルームで
      • 一日の終わりのハッピーアワー
      • 青い空と赤い空の仕組み
      • その気にさせるムードづくり
      • 体内をめぐるメッセンジャー
      • パートナーの愛を試す
      • 睡眠中も化学は続く

紹介文

 化学がどのように私たちの日常生活に根ざしているかを明らかにする啓発的な書籍です。複雑で理解しづらいと感じられがちな化学の概念を、明快でわかりやすい言葉と現実世界の例を用いて説明します。

 化学が単なる学問でなく、料理、掃除、さらには美容まで、私たちの日常生活の中でどのように機能しているかを示すための具体的な例と実験を提供します。ビバードーフは、科学的思考を通じてより良い選択をする方法を教えます。

 特に学生や初学者にとって、化学という科学分野への興味を引き出し、さらに深い学びへと導くトリガーとなるでしょう。ビバードーフの情熱的で親しみやすい筆致が、化学の美しさと実用性を際立たせています。

 この本を読むことで、化学の基本的な理解を深めるだけでなく、科学的な視点から世界を見る新たな眼差しを得ることができます。ビバードーフによると、化学は私たちの理解を超えて、毎日の生活を豊かにする力を持っていると言えます。

 科学に興味はあるけれどもどこから手をつけていいかわからないという方に、理想的な入門書となります。科学の不思議に心を開き、日々の生活において「なぜ?」という疑問に思いを馳せる旅を始める一歩として、是非手に取ってみてください。

試し読み

朝、コーヒーを飲みたくなるのはなぜ?

 「目覚めのコーヒーを飲むまでは機嫌が悪い」という話を聞いたことがあるかもしれませんね。

 コーヒーが気分に影響を与えることには確かな証拠があります。これは主に人々が容易にカフェインに依存するようになるためです。体がさらに欲するとき、イライラと感じることがあります。

 トリメチルキサンチン、一般にカフェインと呼ばれるものは、無臭の白い粉末で、苦味が特徴です。自然にコーヒー豆や茶葉に含まれていますが、通常は粉末として見ることはありません。この物質を摂取すると、精神を刺激する薬として機能し、脳の働きを乱し、行動に影響を与えます。ただし、カフェインは中枢神経系にはごく軽微な影響しか与えません。

 カフェインの分子が私たちに「エネルギー」をもたらす仕組みは、その分子構造にあります。分子式$\ce{C8H10N4O2}$を持つカフェインは、「プリン」と呼ばれる基本骨格があり、一つの六員環と一つの五員環が結合しています。それぞれの環には二つずつの窒素原子が含まれています。

 この分子構造により、脳内の特定の受容体と結合してしまいます。本来、この受容体は自然に生成されるアデノシンと結合する役割を持っていますが、カフェインが誤って結びつくと、眠気を感じるのを妨げます。つまり、カフェインが直接エネルギーを供給するわけではなく、単に眠気を遮ることで活動的にさせるのです。

 一日のカフェイン摂取量が10グラムを超えると、過剰摂取となります。これは約コーヒー50杯分、またはダイエットコーラ200缶分に相当し、通常の摂取量ではありません。

日焼け止めの選び方

 日焼け止めにはさまざまな化学物質が含まれており、UVAとUVBの両方を吸収する効果があります。

 オゾン層は地球にとってのサングラスのような存在で、非常に薄い保護層です。高エネルギーのUVCがオゾン層に到達すると、242ナノメートル以下の波長であれば酸素分子の二重結合を、320ナノメートル以下であればオゾン分子の共有結合を破壊します。

 一方、エネルギーの低いUVAはオゾン層を通り抜け地表に到達します。たとえば、数分間のランニングや近所の人とのおしゃべりであれば自然に皮膚がUVAから守ってくれますが、1日中ビーチにいる場合は別の対策が必要です。アメリカでは、酸化亜鉛を使った日焼け止めが多く用いられています。これは皮膚の表面で日光を反射する物理的な効果をもたらします。もう一方のタイプは化学的に紫外線を吸収し、酸素やオゾンと同様の役割を果たします。

 特に温暖な地域では、有害な紫外線の量のうち30分の1をカットするSPF30以上の日焼け止めの使用が推奨されています。ただし、効果を持続させるためには2時間おきに塗り直すことが必要です。

 また、メトキシケイヒ酸エチルヘキシルはUVBから皮膚を守る効果がありますが、サンゴ礁に大きな被害を与えるため、一部の地域ではこの成分を含む日焼け止めの使用が禁止されています。

 外出前には自分のいる場所のUVインデックスを確認し、3以上であれば最低でもSPF15の日焼け止めを使用することが推奨されます。

小麦粉の選択を誤るな

 小麦粉には、たんぱく質が多い硬質小麦から作られるものと、たんぱく質が比較的少ない軟質小麦から作られるものがあります。

 どんな小麦粉にも必ず含まれているたんぱく質が2種類あります。それはグルテニンとグリアジンです。グルテニンとグリアジンが液体中で混ざり合うと、グルテンが形成されます。

 セリアック病にかかっている人はグルテンを避けなければなりません。これはグルテン自体ではなく、グリアジンに対する不耐性が原因です。食生活を考えると、グリアジンよりもグルテンを避ける方が容易なので、「グルテンフリー」の食事を選ぶ人が多いです。

 しかし、グルテンはお菓子やパンを焼く人にとっては大変価値があります。イーストとの化学反応により二酸化炭素の泡が生成され、グルテンのペプチド鎖が伸びてその泡を捕らえることで、生地が大きく膨らみます。このような特性を持つのは硬質小麦で、ピザやパスタ、菓子パンなどに向いています。

 軟質小麦は柔らかく、炭水化物が多く含まれており、硬質小麦ほどグルテンを生成しません。パイ生地やお菓子作りに適しており、主にペストリー粉(薄力粉)が使われます。ケーキ粉には漂白されたものもあり、脂肪や糖の吸収を高める目的があります。パイ生地を作る際にはベーキングパウダー(酸化剤)で膨らませる働きが必要ですが、これを重曹と間違えて購入するのは初心者にありがちなミスです。

浮気が心配なら

 ある実験で、一人のパートナーとのみ関係を持つ異性愛者の男性が多数集められました。研究者たちはまず、医療用の経鼻スプレーを使って、被験者の男性にオキシトシンを吸入させました。次に、オキシトシンが受容体と結合するまでの時間を待ちます。結合が完了したと見られる時点で、研究者は被験者の男性を一人ずつ、非常に魅力的な初対面の女性と会わせました。この際、研究者は男性と女性の間の物理的距離を測定しました。

 魅力的な女性との間の距離を測ることで、オキシトシンが人体にどのような影響を与えるのかを調べました。結果として、既婚男性は独身男性よりも少なくとも10センチメートル女性から離れて立っていました。この研究からは、オキシトシンがカップル間の絆を目に見える形で強化することが示されています。

 今度あなたの夫が飲みに行くことがあれば、鼻からオキシトシンをシュっと入れて熱烈なキスとともに送り出してやると良いでしょう。あとは化学がうまいことやってくれます。

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