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えーっと、今回はですね、えー、基本物質について、ちょっとお話ししていこうかなと思います。よく、1661年が化学が、まあ、真面目な科学として始まった年だって言われますよね。オックスフォード大学のロバート・ボイルが「懐疑的な化学者」っていう論文を発表した年なんですけど、これが化学者と錬金術師を区別した最初の論文だった、みたいな。ただ、この変化は、まあ、ゆっくりで、時に曖昧だったりもするんですよね。18世紀に入っても、両方のグループの学者が、まあ、それぞれの場所で活動してた、みたいな。例えば、ドイツのヨハン・ベッヒャーっていう人が、鉱物学についてのすごい真面目な本、「地下物理学」っていうのを書いたんですけど、彼は彼で、適切な材料があれば、自分を透明人間にできるって、まあ、確信してた、みたいな。
で、初期の頃の化学の、その、奇妙で、かつ偶然の性質をよく表してるのが、1675年のドイツ人、ヘニッヒ・ブラントの発見ですね。ブラントは、人間の尿から、どうにかして金を蒸留できるって信じてたんです。なんか、似たような色合いが、そう結論付けた要因の一つだったみたいですけどね。彼は50樽もの尿を集めて、数ヶ月間、地下室に保管したんですよ。で、いろいろ不思議なプロセスを経て、まず尿を有毒な糊状の物質に変えて、それから、その糊状の物質を半透明のワックス状の物質に変えたんです。もちろん、彼は金を手に入れることはできなかったんですけど、代わりに、奇妙で面白いことが起こったんですよ。時間が経つと、その物質が光り始めたんです。しかも、空気にさらされると、時々、自然発火したりもしたんですって。
で、すぐにそれはリンと呼ばれるようになりました。名前の由来はギリシャ語とラテン語で、「光を放つもの」って意味らしいです。で、目ざとい実業家たちは、この物質の潜在的な商業的価値に気づいたんですけど、製造が非常に難しく、コストが高すぎて、開発は難しかったんですよね。1オンス、約28グラムちょっとのリンの小売価格は、なんと6ギニーもしたんですよ。これは、現代の300ポンド、まあ、日本円で5万円くらい、かな？それくらいの価値があった、つまり、金よりも高価だったっていうことなんです。
最初は、兵士たちに原料の提供を呼びかけたんですけど、そんな方法では、工業規模の生産にはほとんど役に立たなかったんですよね。18世紀の50年代になって、カール・ヴィルヘルム・シェーレっていうスウェーデンの化学者が、汚くて臭い尿を使わずに、リンを大量生産する方法を発明したんですよ。このリンの製造方法を確立したことが、スウェーデンがマッチの主要生産国になった、まあ、今でもそうなんですけど、理由の一つだったんですね。
シェーレは、すごい才能があったんですけど、非常に不運な人でもあったんですよ。彼は、地位の低い薬剤師で、ほとんど高度な機器を使わずに、塩素、フッ素、マンガン、バリウム、モリブデン、タングステン、窒素、酸素っていう、8つもの元素を発見したのに、何の功績も認められなかったんです。毎回、彼の発見は、注目されなかったり、他の人が独自に同じ発見をした後になって、やっと発表されたりしたんです。彼は、アンモニア、グリセリン、タンニン酸など、多くの有用な化合物も発見しましたし、塩素を漂白剤として使えるって最初に考えたのも彼だったんですよ。これらは、潜在的な商業的価値があったんですけど、他の人が大儲けする結果になったんですよね。
シェーレには、明らかな欠点があって、彼は実験に使ったものなら何でも、ちょっと味見してみたかったんですよ。ひどい臭いがするものや、水銀、青酸（これも彼の発見の一つなんですけどね）、アセトニトリルみたいな有毒な物質も含めて、全部試したんです。アセトニトリルっていうのは、有名な有毒化合物で、150年後に、エルヴィン・シュレーディンガーが、有名な思考実験で、最高の毒素として選んだものなんですよ。シェーレの無謀な仕事のやり方は、最終的に彼の命を奪いました。1786年、まだ43歳だった彼は、作業台のそばで亡くなっているのが発見されたんです。周りには有毒な化学薬品が散乱していて、そのどれもが、彼の顔に浮かんだ最後の驚愕の表情の原因になり得た、みたいな。
もし、世界が公正だったら、もし、みんながスウェーデン語を話していたら、シェーレは世界中で有名になっていたはずなんですけどね。
実際には、賞賛の声は、より有名な化学者、そのほとんどが英語圏の化学者に送られることが多かったんです。シェーレは1772年に酸素を発見したんですけど、いろいろ複雑な理由で、論文をタイムリーに発表することができなかったんですよね。結局、功績は、ジョセフ・プリーストリーに帰することになりました。彼は、独自に同じ元素を発見したんですけど、それは1774年の夏のこと、ちょっと遅かったんですよね。さらに驚くべきことに、シェーレは塩素の発見の功績も認められてないんです。ほとんどの教科書では、今でも塩素の発見は、ハンフリー・デービーのおかげだってことになってます。確かに、デービーも発見したんですけど、それはシェーレよりも36年も後のことだったんですよね。
ニュートンとボイルから、シェーレ、プリーストリー、ヘンリー・キャヴェンディッシュに至るまで、1世紀の隔たりがあるんですけど、この1世紀の間に、化学は大きく発展したものの、まだ長い道のりがあったんですよね。18世紀の最後の数年間（プリーストリーに関して言えば、もう少し後になるんですけど）、各地の科学者たちは、存在しないものを探し求めていたんですよ。変質した気体とか、フロギストンを含まない海の酸とか、フロコとか、酸化カルシウム石灰、水陸臭、特にフロギストンですね。当時、フロギストンは、燃焼の原動力だと考えられていたんですよ。彼らは、その全ての中に、神秘的な生命力、つまり、無生物に生命を与える力が存在すると考えていたんです。この捉えどころのないものがどこにあるのか、誰も知らなかったんですけど、2つのことは確実だと信じられていました。一つは、電気で活性化できるってこと（メアリー・シェリーは、小説「フランケンシュタイン」で、この認識を最大限に活用しました）、もう一つは、ある物質には存在し、別の物質には存在しないってことですね。これが、化学が最終的に、有機化学（つまり、その生命力があると考えられていた物質）と無機化学（つまり、ないと考えられていた物質）の2つの部分に分かれた理由なんです。
この頃、化学を現代的なものにするために、鋭い観察眼を持つ人物が必要だったんですよね。フランスから、まさにそういう人物が現れたんです。彼の名前は、アントワーヌ＝ローラン・ド・ラヴォアジエ。ラヴォアジエは1743年に、小さな貴族の家系のメンバーとして生まれました（彼の父親が、お金を払って家系の称号を買ったんです）。1768年、彼は、人々から嫌われていた機関の開業株を買いました。その機関は「徴税請負会社」と呼ばれ、政府を代表して税金や料金を徴収していました。様々な説によると、ラヴォアジエ自身は、穏やかで公正だったんですけど、彼が働いていた会社は、どちらの性質も持ち合わせていませんでした。一方では、貧しい人々からのみ税金を徴収し、裕福な人々からは徴収しませんでしたし、他方では、しばしば独断的でした。ラヴォアジエにとって、その機関が非常に魅力的だったのは、それが彼に、自分の主要な仕事、つまり科学に従事するための多額のお金を提供してくれたからでした。最も多い時で、彼は年間15万リーブルも稼いでいました。これは、現代の1200万ポンド、まあ、20億円くらい、ですかね。
この高収入のキャリアを歩み始めてから3年後、彼は、上司の14歳の娘と結婚しました。これは、心と頭脳の両方が一致した結婚でした。ラヴォアジエ夫人は、賢い頭脳と優れた才能を持っていて、すぐに夫の側で多くの成果を上げました。仕事のプレッシャーがあり、社交生活も多忙だったにもかかわらず、彼らはほとんど毎日5時間、朝2時間、夜3時間、そして日曜日（彼らは「快活な日」と呼んでいました）を、科学の研究に費やしていました。どういうわけか、ラヴォアジエは、火薬委員を務めたり、密輸業者からパリを守るための城壁の建設を監督したり、メートル法の確立を支援したり、化学命名法というマニュアルを共著したりする時間も捻出していました。この本は、元素の名前を統一するための「バイブル」となりました。
英国王立協会の主要メンバーとして、彼はまた、その時に注目すべき事柄を知り、積極的に関与しなければなりませんでした。催眠術の研究、刑務所改革、昆虫の呼吸、パリの給水問題など、様々なことに取り組んだんです。1870年、有望な若い科学者が、新しい燃焼理論に関する論文を協会に提出したんですが、その時、ラヴォアジエは、その理論に対して、いくつかの軽蔑的な発言をしたんですよね。確かに、その理論は間違っていたんですけど、その科学者は、決して彼を許しませんでした。
彼の名前は、ジャン＝ポール・マラーでした。
ラヴォアジエが、決してしなかったことが一つあります。それは、元素を発見することでした。まるで、ビーカー、炎、面白い粉末を手にした人なら誰でも、新しいものを発見できる時代、特に、およそ3分の2の元素がまだ発見されていなかった時代において、ラヴォアジエは、一つの元素も発見しませんでした。その理由は、もちろんビーカーの不足ではありませんでした。彼は、地上最高の私立研究所を持っていました。あまりにも良すぎて、ほとんどばかげていて、なんと13000個ものビーカーがあったんですよ。
そうではなくて、彼は、他の人の発見を取り上げ、それらの発見の意味を説明したんです。彼は、フロギストンと有害な気体を排除しました。
彼は、酸素と水素が一体何なのかを特定し、両方に現在の名前を付けました。簡単に言うと、彼は化学の厳格化、明晰化、そして体系化に貢献したんですね。
彼の想像力は、実際には楽々と得られたものでした。長年、彼とラヴォアジエ夫人は、最も精密な計算を必要とする、困難な研究に取り組んできました。例えば、彼らは、錆びた物体は、長い間考えられてきたように軽くなるのではなく、重くなることを特定しました。これは、素晴らしい発見でした。物体が錆びる過程で、空気中から何らかの基本粒子を引き寄せている、っていうことに気づいたんですね。物質は変形するだけで、消滅しないという認識は、これが初めてでした。もしあなたが今、この本を燃やしたら、その物質は灰と煙になりますが、宇宙における物質の総量は変わりません。後に、これは質量保存の法則と呼ばれるようになりました。これは、革命的な理念だったんです。残念ながら、それは、もう一つの革命、フランス革命と同時に発生し、その革命において、ラヴォアジエは、完全に間違った側に立ってしまったんですよね。
彼は、徴税請負会社のメンバーだっただけでなく、熱心にパリの城壁を建設しました。蜂起した市民たちは、その建物に非常に嫌悪感を抱き、最初に攻撃したのは、まさにそれだったんです。1791年、すでに国民議会の重要な人物となっていたマラーは、このことを利用して、ラヴォアジエを非難し、彼はとっくに絞首刑に処されるべきだった、と主張しました。間もなく、マラーは、迫害された若い女性、シャルロット・コルデーによって入浴中に殺害されましたが、それはラヴォアジエにとっては、もう手遅れでした。
1793年、すでに緊張していた「恐怖政治」は、新たな高みに達しました。10月、マリー・アントワネットが断頭台に送られました。11月、ラヴォアジエと彼の妻が、スコットランドへの逃亡計画をずるずると練っている最中に、彼は逮捕されました。翌年の5月、彼は、31人の徴税請負会社の同僚とともに、革命裁判所に送られました（そこは、マラーの胸像が置かれた審判室でした）。そのうち8人が無罪放免となりましたが、ラヴォアジエと他の数人は、フランスで最も忙しい断頭台が設置された、革命広場（現在のコンコルド広場）に直接連れて行かれました。ラヴォアジエは、義父の首が落ちるのを見届け、同じ運命を受け入れるために進み出ました。3ヶ月も経たない7月27日、ロベスピエールも同じように、同じ場所で処刑されました。恐怖政治はすぐに終わりました。
彼の死後100年経って、ラヴォアジエの像がパリに建立され、多くの人々がそれを見に訪れましたが、ある人が、それが彼に全く似ていないと指摘しました。尋問の結果、彫刻家は、数学者であり哲学者であったコンドルセの頭部を使ったことを認めました。彼は明らかに予備を持っていたんですね。誰も気づかないだろう、あるいは気づいても気にしないだろう、と彼は期待していました。彼の後者の考えは正しかったんです。ラヴォアジエ兼コンドルセの像は、そのまま残されることが許され、さらに半世紀の間、そこに立ち続けましたが、第二次世界大戦が勃発すると、ある朝、誰かがそれを取り外し、スクラップにして溶かしてしまったんです。
19世紀初頭、英国では、亜酸化窒素、または笑気ガスを吸入することが流行しました。なぜなら、この気体を使用すると、「高度な快感と刺激が得られる」ことが発見されたからです。その後の半世紀の間、それは若者が使用する高級なドラッグとなりました。アスク協会という学術団体は、一時期、他のことには一切取り組まず、「笑気ガス晩餐会」を開催することに専念し、ボランティアはそこで一口深く吸い込み、気分を高揚させ、よろめきながら滑稽な姿で観客を笑わせることができました。
亜酸化窒素が麻酔薬として実用的な用途を見出されたのは、1846年のことでした。それは明らかだったんですが、なぜ今まで誰も気づかなかったのか。どれだけの人が、外科医のメスの下で不必要な苦痛を味わったことでしょう。
私がこのことを持ち出したのは、18世紀に大きく発展した化学が、19世紀の最初の数十年で、少し方向性を失っていた、ということを説明するためです。まるで、地質学が20世紀の最初の数十年でそうであったかのように。その理由の一部は、機器の限界に関係していました。例えば、遠心分離機が登場したのは、その世紀の終わり頃になってからでした。これは、多くの種類の実験作業を大きく制限しました。また、その一部は社会的なものでした。概して、化学は商人の科学であり、石炭、カリ、染料を扱う人々の科学であり、紳士の科学ではありませんでした。紳士階級は、地質学、博物学、物理学に興味を持つ傾向がありました。（ヨーロッパ大陸では、英国と比べて少し事情が異なりましたが、ほんの少しだけです。）あることが、この問題を説明するかもしれません。その世紀で最も重要な観察、つまり分子運動の性質を特定したブラウン運動は、化学者によってではなく、スコットランドの植物学者ロバート・ブラウンによって行われたんです。（ブラウンは1827年に、水に浮遊している花粉の微粒子は、どれだけ時間が経っても、常に運動していることに気づきました。この絶え間ない運動の原因、つまり目に見えない分子の作用は、長い間謎でした。）
それが最悪の事態にならなかったのは、ランフォード伯爵という傑出した人物が登場したおかげかもしれません。高貴な称号を持っていましたが、彼はもともと、普通のベンジャミン・トンプソンという人物で、1753年にアメリカのマサチューセッツ州ウォバーンで生まれました。トンプソンは、ハンサムで、エネルギッシュで、野心的で、時々非常に勇敢で、頭が良く、そして無謀でした。19歳の時、彼は自分より14歳年上の裕福な未亡人と結婚しました。しかし、植民地で革命が勃発した時、彼は愚かにも王党派に味方し、一時は彼らのためにスパイ活動も行いました。破滅的な1776年、彼は「自由の大義に十分な熱意を持っていない」という罪で逮捕される危険に直面し、数樽の熱い瀝青と数袋の鶏の羽を手に、それらで彼を飾り立てようとする反王党派の一団に先んじて、妻と子供を捨てて、慌てて逃亡しました。
彼はまず英国に逃げ、それからドイツに来て、そこでバイエルン政府の軍事顧問を務めました。彼は当局を深く感動させ、1791年に「神聖ローマ帝国ランフォード伯爵」の称号を与えられました。ミュンヘン滞在中、彼はまた、有名な英国庭園の設計と建設を手がけました。
この間、彼は時間を見つけて、多くの純粋な科学研究を行いました。彼は、世界で最も有名な熱力学の権威となり、液体の対流と海流の循環原理を説明した最初の一人となりました。彼はまた、ドリップ式コーヒーメーカー、保温下着、そして今でもランフォードストーブと呼ばれている暖炉など、いくつかの有用なものを発明しました。1805年にフランスに滞在した際、彼はアントワーヌ＝ローラン・ド・ラヴォアジエの未亡人、ラヴォアジエ夫人と結婚しました。この結婚はうまくいかず、彼らはすぐに別れました。
ランフォードは、1814年に亡くなるまでフランスに滞在しました。彼は、何人かの元妻を除いて、フランス人に広く尊敬されていました。
私たちがここで彼に言及したのは、1799年に彼がロンドンに短期間滞在した際、王立科学研究所を設立したからです。18世紀末から19世紀初頭にかけて、英国各地で多くの学術団体が設立されましたが、それはそのうちの一つとなりました。しばらくの間、それは、新興科学である化学の積極的な発展を目指す、ほぼ唯一の名門機関でした。そして、それはほぼ完全に、ハンフリー・デービーという傑出した若者のおかげでした。この機関が設立されてから間もなく、デービーは研究所の化学教授に任命され、すぐに有名になり、卓越した講師であり、多作な実験者となりました。
就任して間もなく、デービーは、次々と新しい元素の発見を発表し始めました。カリウム、ナトリウム、マンガン、カルシウム、ストロンチウム、アルミニウム。彼がこれほど多くの元素を発見したのは、元素の配置を明らかにしたからというよりは、むしろ、彼が巧妙な技術、つまり、電流を溶融状態の物質に通す技術を発明したからでした。それは、現在でいう電気分解です。彼は合計で12個の元素を発見しました。これは、彼の時代に知られていた総数の5分の1を占めていました。デービーは、もっと大きな成果を上げていたかもしれませんが、残念ながら、彼は若い頃から、亜酸化窒素がもたらす陶酔感に溺れていきました。彼はその気体なしではいられなくなり、1日に3〜4回も吸入しました。そして、1829年、その気体が彼の命を奪ったと考えられています。
幸いなことに、他の場所では、他の真面目な人々がこの仕事に従事していました。1808年、ジョン・ドルトンという若くて頑固なクエーカー教徒が、原子の性質を発表した最初の人となりました（この進展については、後ほど詳しく説明します）。1811年には、オペラのような美しい名前を持つイタリア人、ロレンツォ・ロマーノ・アマデオ・カルロ・アヴォガドロが、長期的には重大な意味を持つことが証明される発見をしました。つまり、体積が等しい任意の2つの気体は、圧力が等しく、温度が等しい場合、同じ数の原子を持っている、ということです。
それは後に、アヴォガドロの法則と呼ばれるようになりました。このシンプルで興味深い法則は、2つの点で注目に値します。第一に、それは、原子のサイズと重量をより正確に測定するための基礎を築きました。化学者たちは、アヴォガドロ数を利用して、最終的に、例えば、典型的な原子の直径は0.00000008センチメートルであることを突き止めました。これは確かに小さな数字です。第二に、およそ50年間、このことをほとんど誰も知りませんでした。（注：この原則のおかげで、アヴォガドロ数は、後に化学の基本的な測定単位として使用されるようになりました。アヴォガドロ数は、アヴォガドロが亡くなってから長い年月が経って、彼の名前を冠して命名されました。それは、2.016グラムの水素ガス[または同量の他の気体]に含まれる分子の数を表し、その値は6.0221367×10の23乗です。これは途方もない数字で、アメリカの国土に14キロメートルの厚さで敷き詰められたポップコーンの量に相当します。）
その理由の一つは、アヴォガドロが、引きこもりがちな人物だったからです。彼は一人で研究し、会議には決して参加しませんでした。また、会議に参加することができなかった、というのもあります。発表できる化学雑誌はほとんどありませんでした。これは奇妙なことでした。産業革命の原動力は、大きく化学の発展に由来していたにもかかわらず、数十年間、化学は体系的な科学としてほとんど独立して存在しませんでした。
ロンドン化学会が設立されたのは、1841年のことでした。そして、その学会が定期的に雑誌を発行し始めたのは、1848年のことでした。その頃までに、英国のほとんどの学術団体、地質学会、地理学会、動物学会、園芸学会、そして（博物学者と植物学者で構成された）リンネ学会は、少なくとも20年間、存在していました。競合相手である化学研究所が登場したのは、1877年のことでした。それは、アメリカ化学会が設立された1年後のことでした。化学界の組織化が非常に遅かったため、アヴォガドロの1811年の重大な発見に関するニュースは、1860年にカールスルーエで開催された最初の国際化学会議でやっと広まり始めたんです。
化学者たちが長年隔離された環境で仕事をしてきたため、用語の統一は遅々として進みませんでした。19世紀末になっても、H2Oは、ある化学者にとっては水を意味し、別の化学者にとっては過酸化水素を意味しました。C2H2は、エチレンを指すこともあれば、沼気ガスを指すこともありました。ほとんどの分子記号は、各地で統一されていませんでした。
化学者たちはまた、様々な紛らわしい記号や略語を使用していました。それらは、しばしば自分たちで発明したものでした。スウェーデンのヨン・ヤコブ・ベルセリウスは、非常に必要とされていた整理方法を発明し、元素はギリシャ語またはラテン語の名前を縮小して表記すべきだと規定しました。これが、鉄の略号がFe（ラテン語のferrumに由来する）であり、銀の略号がAg（ラテン語のargentumに由来する）である理由です。
他の多くの略語は、英語の名前と一致しています（窒素はN、酸素はO、水素はHなど）。これは、英語がラテン語系の性質を持っていることを反映したものであり、その地位が高いからではありません。分子内の原子の数を表すために、ベルセリウスは上付き文字を使用しました。例えば、H2Oのように。その後、特に理由もなく、数字を下付き文字に変えるのが流行しました。例えば、H2Oのように。
時折、整理されることはありましたが、19世紀末になっても、化学はある程度、混乱した状態にありました。そのため、ロシアのサンクトペテルブルク大学の、奇妙な風貌でだらしない教授が、顕著な地位に登りつめた時、誰もが非常に喜びました。その教授の名前は、ドミトリ・イワノビッチ・メンデレーエフでした。
1834年、ロシアの遠隔地であるシベリア西部のトボリスクで、メンデレーエフは、教育を受け、比較的裕福な大家族に生まれました。その家族は非常に大きく、歴史書でも、メンデレーエフという名前の人が何人いたのかはっきりしていません。資料によっては14人の子供がいると書かれていたり、17人の子供がいると書かれていたりします。とにかく、ドミトリがその中で最も小さい子供の一人であったことは、誰もが認めています。メンデレーエフ家は、常に幸運に恵まれていたわけではありません。ドミトリが幼い頃、地元の小学校の校長であった父親が失明し、母親は働きに出なければなりませんでした。彼女は間違いなく傑出した女性であり、最終的には、非常に成功したガラス工場のマネージャーになりました。すべてが順調に進んでいましたが、1848年に大火災が発生し、工場が灰燼に帰し、家族は貧困に陥りました。強く決意したメンデレーエフ夫人は、幼い息子に教育を受けさせようと決意し、ドミトリを乗せて、6000キロメートル以上（これは、ロンドンから赤道ギニアまでの距離に相当します）をヒッチハイクしてサンクトペテルブルクに行き、教育学院に入学させました。彼女は疲れ果て、間もなく亡くなりました。
メンデレーエフは熱心に学業を終え、最終的に地元の大学で職を得ました。彼はそこで、有能ではあるものの、それほど目立たない化学者であり、彼の才能よりも、ぼさぼさの髪とひげで知られていました。彼の髪とひげは、年に一度しか手入れされなかったんです。
しかし、1869年、彼が35歳の時、彼は元素の配置方法について考え始めました。当時、元素は通常、2つの方法で配置されていました。原子量に従うか（アヴォガドロの法則を使用する）、または一般的な性質（例えば、金属であるか気体であるか）に従うかです。メンデレーエフの革新的な点は、彼が、両者を一つの表にまとめることができることに気づいたことです。
実際、メンデレーエフの方法は、3年前にジョン・ニューランズという英国のアマチュア化学者がすでに提案していました。これは、科学ではよくあることです。ニューランズは、元素が原子量に従って配置されている場合、それらは順番に、8個おきに特定の特性を繰り返すように見えると考えました。ある意味で、調和が取れている、と。少し賢明ではないことに、ニューランズはそれを「オクターブの法則」と名付け、その配置をピアノの鍵盤のオクターブ音階に例えました。ニューランズの主張は、ある程度理にかなっていましたが、その方法は完全にばかげているとみなされ、多くの人々から嘲笑されました。
集会で、冗談好きな聴衆が、彼に元素を使って小曲を弾くことができるかどうか尋ねることがありました。落胆したニューランズは、それ以上研究を進めることはなく、間もなく姿を消しました。
メンデレーエフは、わずかに異なる方法を採用し、7個の元素ごとにグループ分けしましたが、まったく同じ前提を使用しました。すると突然、その方法は素晴らしいものに見え、視点がはっきりしました。それらの特性が周期的に繰り返されるため、その発明は「周期表」と呼ばれるようになりました。
メンデレーエフは、北米のソリティアからインスピレーションを得て、そこから忍耐力を得たと伝えられています。そのゲームでは、トランプはスート別に横列に並べられ、数別に縦列に並べられます。彼は非常に似た概念を利用し、横列を周期、縦列を族と呼びました。上下を見ると、すぐにグループの関係が見て取れ、左右を見ると、別の関係が見て取れました。具体的には、縦列は、性質が似た元素をまとめています。したがって、銅は銀の上に、銀は金の上に位置しています。なぜなら、それらはすべて金属の化学的親和性を持っているからです。そして、ヘリウム、ネオン、アルゴンは、すべて同じ縦列にあります。なぜなら、それらはすべて気体だからです。（配列順序を決定するのは、実際にはそれらの電子価です。電子価を理解するには、夜間学校に申し込む必要があります。）同時に、元素は、それらの核内の陽子の数、つまり原子番号に従って、少ない順に横列に並べられています。
原子の構造と陽子の意味については、次の章で説明します。今のところ、その配列原則を理解しておきましょう。水素には陽子が1つしかないので、その原子番号は1で、表の最初に配置されています。ウランには92個の陽子があるので、最後に近く配置されており、その原子番号は92です。この意味で、フィリップ・ボールが指摘したように、化学は実際には、数数えの問題に過ぎないんです。（ちなみに、原子番号と原子量を混同しないでください。原子量は、ある元素の陽子の数と中性子の数を足したものです。）
知られていないこと、または理解されていないことはたくさんありました。宇宙で最も一般的な元素は水素です。しかし、その後の30年間で、その認識はそこまででした。ヘリウムは2番目に多い元素ですが、その1年前に発見されたばかりでした。それ以前は、誰もその存在を疑っていませんでした。そして、その発見も地球上ではなく、太陽の中で行われました。それは、日食の際に分光器を使って発見されたため、ギリシャの太陽神ヘリオスにちなんで名付けられました。ヘリウムが分離されたのは、1895年のことでした。それでも、メンデレーエフの発明のおかげで、化学は今、足場を固めることができたんです。
私たちほとんどの人にとって、周期表は美しく抽象的なものですが、化学者にとって、それは化学を整然とし、わかりやすくしました。どんなに強調しても、強調しすぎることはありません。「疑いもなく、化学元素周期表は、人類が発明した最も美しく、最も体系的な図表です。」ロバート・E・クレーブスは著書「私たちの地球上の化学元素：歴史と応用」の中で書いています。実際、あなたはすべての化学史の中で、同様の評価を目にすることができます。
今日、知られている元素は「およそ120種類」あります。そのうち92種類は自然に存在し、その他20種類以上は、実験室で製造されたものです。実際の数は少し議論の余地があり、それらの合成された重元素は、百万分の数秒しか存在しないため、本当に測定されたのかどうかについて、化学者たちは意見が異なることがあります。メンデレーエフの時代には、知られている元素はわずか63種類でした。彼が賢かったと言われるのは、彼が当時知られていたのはすべてではなく、多くの元素がまだ発見されていないことに気づいていたからです。彼の周期表は、新しい元素が発見された場合、それぞれが適切な位置に収まることを正確に予測しました。
ちなみに、元素の数が最大でどれくらいになるのかは誰にもわかりません。原子量が168を超えるものは、「純粋な推測」と見なされています。しかし、発見された元素はすべて、メンデレーエフの偉大な図表にきれいに組み込むことができることは確かです。
19世紀は、化学者たちに最後の重要な驚きを与えました。この出来事は、1896年に始まりました。アンリ・ベクレルは、パリで不注意にも、ウラン塩の包みを引き出しの中に置き忘れてしまいました。何日か経ってから、彼が写真乾板を取り出した時、彼は驚いて、ウラン塩がまるで露光したかのように、そこに跡を残していることに気づきました。ウラン塩は、何らかの線を放出していたんです。
この発見の重要性を考慮して、ベクレルは奇妙なことをしました。彼は、このことを大学院生に調査させることにしたんです。幸運なことに、その学生は、マリー・キュリーという名のポーランドからの新参者でした。キュリーと彼女の新しい夫ピエールは協力して、ある岩石が、体積を減少させることなく、または測定可能な変化を起こすことなく、大量のエネルギーを絶え間なく放出していることを発見しました。彼女と彼女の夫は、それが、岩石が非常に効果的に質量をエネルギーに変換していることに気づくはずもありませんでした。翌世紀にアインシュタインが説明するまで、誰も気づきませんでしたが。マリー・キュリーは、それを「放射能」と名付けました。協力する過程で、キュリー夫妻はまた、2つの新しい元素を発見しました。ポロニウムとラジウムです。ポロニウムは、彼女の祖国ポーランドにちなんで名付けられました。
1903年、キュリー夫妻とベクレルは、ノーベル物理学賞を受賞しました。（1911年、マリー・キュリーはまた、ノーベル化学賞を受賞しました。彼女は、化学賞と物理学賞の両方を受賞した唯一の人物です。）
モントリオールのマギル大学で、ニュージーランド生まれの若いアーネスト・ラザフォードは、新しい放射性物質に興味を持ちました。彼はフレデリック・ソディという同僚とともに、ごく少量の物質に膨大なエネルギーが蓄えられており、地球の熱のほとんどが、この蓄えられた放射性崩壊に由来していることを発見しました。彼らはまた、放射性元素が別の元素に崩壊することも発見しました。例えば、今日あなたの手にあるウラン原子は、明日には鉛原子になっている、というように。これは本当に並外れたことでした。これは正真正銘の錬金術でした。過去に誰も、このようなことが自然に、そして自発的に起こるとは考えませんでした。
ラザフォードは常に実用主義者であり、最初にそれから貴重な実用的価値を見出しました。彼は、どのような放射性物質でも、その半分が他の元素に崩壊する時間は常に同じであることに気づきました。有名な半減期です。（注：どの50％の原子が死に、どの50％の原子が生き残るかをどのように決定するのか知りたい場合は、答えは次のとおりです。半減期は、実際には計算を容易にするためのもので、基本的な物質を計算するための表です。半減期が30秒の物質があると想像してください。すべての原子が正確に30秒、または60秒、または90秒、または個々の整数だけ存在するわけではありません。実際、各原子が存在する時間は完全に不確定であり、30の倍数とは何の関係もありません。それは今から2秒だけ存在するかもしれませんが、崩壊を完了するには数年、数十年、または数世紀かかるかもしれません。誰にもわかりません。しかし確実に言えるのは、全体として、その物質の原子は、30秒ごとに半分になる速度で消滅するということです。つまり、これは平均速度であり、あらゆる大きな物質に適用されます。例えば、アメリカの10セント硬貨の半減期は、およそ30年だと計算されています。）この安定した信頼できる崩壊速度は、時計として使用することができます。ある物質の現在の放射量を計算し、それがどれくらいの速度で崩壊しているかを計算するだけで、その年齢を推測することができます。彼はピッチブレンド、つまりウランの主要な鉱石をテストし、それが7億年前のものであることを発見しました。これは、ほとんどの人が考えていた地球の年齢よりも古かったんです。
1904年の春、ラザフォードはロンドンに来て、英国王立科学研究所で講義を行いました。その研究所は、ランフォード伯爵によって設立され、わずか150年の歴史しかありませんでしたが、袖をまくり上げて大仕事をしようとしていたビクトリア朝時代の末期の人々から見ると、おしろいを塗り、かつらをかぶっていた時代は、はるか昔のことのように思えました。ラザフォードは、彼が新しく発見した放射性現象の変成理論について講義する予定でした。講義内容の一部として、彼はそのピッチブレンドを取り出しました。ラザフォードは賢明にも、ケルビン卿がそこにいて、完全に目覚めているとは限らないものの、もし別の熱源