もしも科学シリーズ(61):もしも超酸に触れたら


今年3月、女性の靴にフッ化水素酸が塗られる事件が起きた。振られた腹いせらしいが、やり過ぎにもほどがある。



もしも強力な酸やアルカリに触れたらどうなるのか?ガラスやろうそくをも溶かす酸、眠気を誘うアルカリなどの不思議な物質が、体内深くまで浸透し、壮絶な結果を生むことになるだろう。



■体内を巡る酸



学校の理科では、酸やアルカリの強さは水素イオン指数(pH)で表されると習った。pHは7を中性とする0から14の範囲で、7未満は酸性、7より大きいものは塩基性(アルカリ性)となる。どちらも7から離れた値の方が強い性質を示す。



身近な物質の目安を挙げると、



 ・胃液 … 1.5〜2



 ・ビール … 4.5



 ・水道水 … 6.5〜7



 ・せっけん水 … 7〜10



 ・こんにゃく … 12



だ。



pHには常用対数が用いられているため、1の増減が10倍の差を表す。例えばpH1の硫酸を10倍に薄めるとpH2に、100倍に希釈した場合はpH3となる。



pHとは異なる尺度として酸解離定数があり、強力な強酸や超酸に用いられる。酸解離定数はKaと表され、数値が大きいほど強いことを意味するが、物質によっては非常に大きな数になる場合があり計算が面倒なため、負の常用対数pKaで表されることが一般的だ。



pKaの場合はpHと同様に、数値が小さいほど強い酸を意味する。代表的な薬品を挙げると、塩酸は-3.7、硝酸は-1.8、アンモニアは9.25だ。



先のフッ化水素酸は、ガラスを腐食するのでポリエチレンやテフロンの容器で保管するのが定番だ。pKaは2.7程度と数値だけをみるとさほど強力ではないが、フロンガスやフッ化化合物の原料や、金属の被膜除去、ガラスのつや消し加工に用いられる。



人間に対しては極めて毒性が高く、体重1kgあたり20mg(ミリ・グラム)を超えると生命に危険が及ぶ。浸透性が高く身体の内部にまで到達するやっかいな薬品だ。細胞内に達するとフッ素イオンがカルシウムやマグネシウムと結合し、毒が全身に行き渡る。



同時にカルシウムやマグネシウム不足を引き起こすので、すぐに病院で手当てを受ける必要がある。



酸やアルカリで何が最強か?が論じられることがあるが、一概に表現するのは難しい。水で希釈する場合とジメチルスルホキシド(DMSO)溶液にした場合ではpKaが異なり、また何を溶かすかによって尺度が異なるからだ。



そのため絶対的な比較ではないが、最強クラスと名高いのがヘキサフルオロアンチモン酸(HSBF6)だ。pKaは-25で、なんと100%硫酸の2,000京倍の強さを誇る。





複数の酸を混ぜ合わせた物質もある。フルオロスルホン酸(FSO3H)と五フッ化アンチモン(SbF5)から作られたマジック酸は、ろうそくをも溶かすことからマジックの名がつけられた。硫酸の1,000倍と見積もられ、数値はヘキサフルオロアンチモン酸に及ばないものの、炭化水素をイオン化できる点が評価され、作者のジョージ・オラー博士は1994年にノーベル化学賞を受賞している。



ろうそくが溶けたから何?と思ったが、ノーベル賞と聞くと、その特殊性が分かったような気がする。



■眠くなるアルカリ



酸の逆の存在である塩基(アルカリ)では、リチウムジイソプロピルアミド(LDA)が最強クラスと呼べるだろう。塩基の強さをあらわすpKbは22と、ヘキサフルオロアンチモン酸の対抗株としてふさわしい超塩基だ。



アルカリはタンパク質を分解するため、皮膚や髪を溶かすのが酸と異なる脅威だ。それに加えてリチウムジイソプロピルアミドは、呼吸器への刺激や眠気/めまいを起こすので、触れなくても被害が及ぶ。さらには-25℃以上で引火し、燃焼すると高温で分解し有害な粒子を発生する。



水と触れると激しく反応するので、もし火災が起きたら水は厳禁だ。やっかいごとを凝縮したような物質だが、使用頻度の高い試薬と聞くので、くれぐれも事故が起きないことを祈る。



■まとめ



フッ素(F)と水素(H)を原料とするフッ化水素(HF)は、極めてシンプルな構造から成り立つ。



たった2つの元素でガラスをも溶かす酸が出来上がるなら、映画「エイリアン」のような強酸の体液を持った生物も、さほど架空な話ではないように思えてきた。



(関口 寿/ガリレオワークス)