（３人）こんにちは。
「化学基礎」始まります。
リホです。
ナオです。
カナです。
さて毎回いろんな発見があって化学を学ぶ楽しさが私にも少しずつ分かってきました。
ナオちゃんはどう？うん。
化学嫌いじゃないです。
今日はどんな事を学ぶのかすごく楽しみ。
そうだね。
カナちゃんはどうですか？ちょっと難しい事が出てくるかもしれないけど投げ出さなければきっと化学が面白くなると思うよ。
そうなんだ。
ナオちゃん頑張ろう。
おう！さて今日のテーマは…同位体？早速難しい言葉が出てきたぞ。
うん。
これは化学の専門用語だね。
同位体は英語でアイソトープというんだけど…じゃあ同位体って同じ場所って事？分かんない。
うん。
これだけじゃ分かんないよね。
でもこの同位体がどんなものかが分かるとその先にはこんな興味深い事が待ってるんだよ。
はい。
ジャン！「ラジオアイソトープ」？でも便利という事は私たちにとって身近な事なのかな？とっても身近で２人とも興味が湧くと思うよ。
へえ〜楽しみ。
うん。
それではケミストリーの世界に入りましょう。
は〜い。
は〜い。
アイソトープって何？何だろうね。
最初のコーナーは「同位体」です。
カナちゃん改めて聞きますが同位体って何ですか？じゃあ同位体が何なのか一目で分かる実験をやってみましょう。
お願いします。
うん。
はい。
こちらに水そして…はい。
ＡＢ２つの氷を用意しました。
では質問。
え〜っと…。
はい！さっき飲んだ氷水では氷は浮いていた。
あっそうか。
氷は水に浮きます。
そうかな？じゃあやってみましょう。
（ナオリホ）はい。
まずＡの氷です。
おっやっぱり浮いた。
正解！じゃあ今度はこちらのＢの氷も水の中に入れてみましょう。
あれ？沈んじゃった。
どうして？実はこの謎を解く鍵が同位体なんです。
どういう事ですか？まず氷つまり水は何から出来ている？せ〜の。
水素と酸素です。
そうだよね。
沈んだ氷は実はその氷を作っている水素に秘密があるんです。
水の中で浮いたＡの氷を作っている水素はこれです。
リホちゃん元素記号の左側に書かれている数字は何を表していましたか？はい。
元素記号の左下にある数字は原子番号。
そして左上は質量数です。
そのとおり。
つまり水に浮いたＡの氷を作っている水素は原子番号が１で質量数も１という事です。
では沈んでしまったＢの氷の水素はどうだったんでしょうか。
はい。
あれ？原子番号はＡの水素と同じ１だけど質量数は２になっています。
え〜！これってどういう事ですか？はい。
この２つの水素のように…ところでリホちゃん質量数って何だったっけ？質量数は原子核の中にある陽子の数と中性子の数を足したものです。
そのとおり。
つまり水素の同位体はこんなふうになっています。
陽子の数と電子の数は同じだけど中性子の数が違う。
だから質量数が違うんです。
えっ？同じ水素でも質量数の小さい軽い水素と質量数の大きい重い水素があるって事？そうなんです。
だからさっきの実験でＢの氷が沈んだのは水の中に重い水素で出来た氷を入れたからなんだよ。
でも…はい。
原子の化学的性質は陽子と電子の数で決まります。
だから中性子の数が違う…え〜そうなんだ。
じゃあ水素以外でも同位体ってあるんですか？はい。
こちらを見て下さい。
酸素の場合もこのように同位体があるんです。
そしてその存在する割合はほぼこの値のようになっています。
私たちが吸っている酸素って１種類じゃないんだね。
そうだね。
じゃあここまでをまとめてみましょう。
このコーナーのケミカルポイント！今度は「放射性同位体」です。
同位体にもいろんな種類があるって事？そうだね。
カナちゃん放射性ってどういう事？同位体の中には原子核が不安定で放射線を出して別の原子核に変わるものがあるんです。
これを放射性同位体といいます。
そして原子核が放射線を出してほかの原子に変化していく事を崩壊といいます。
原子核が別の原子核に変わるの？はい。
ではこちらで説明しましょう。
炭素１４は放射性同位体の一つです。
陽子は６個中性子は８個あります。
でも炭素１４の原子核は不安定でこの８個ある中性子の１個が放射線つまり電子を出して陽子に変わりやすいんです。
へ〜。
中性子が陽子に変わるんだ。
そうなんです。
じゃあナオちゃんに質問。
この原子の陽子は何個になりましたか？中性子が１個減って陽子が１個増えたから陽子は７個！正解！ではリホちゃんこの原子の原子番号はどうなりますか？え〜っと原子番号は陽子の数と同じだから原子番号も１つ増えて６から７に変わります。
はいそのとおり。
あれ？でも原子番号ってそれぞれの元素ごとに決まっている番号だったよね。
という事は原子番号６の元素は炭素だけど７になるとカナちゃんどうなっちゃうの？そう。
原子番号が７の元素は窒素です。
つまりこの原子は窒素という事になります。
え！炭素が窒素に変わったって事？何かマジックみたい。
ね！放射性同位体って不思議な性質があるんだね。
ではこのコーナーのケミカルポイント！ねえねえ。
この「ラジオアイソトープ」ってまだ出てきてないんだけど。
確かにそうだね。
カナちゃんこれって何？ラジオアイソトープというのは実は放射性同位体の事。
「ラジオ」が放射性で「アイソトープ」が同位体です。
そっか。
じゃあ「便利な目印」ってどういう事？放射性同位体って私たちの周りでいろんな事に利用されているんだよ。
えっ知らなかった。
いろいろあるんだけどその一つが大昔に生きていた生物の骨なんかの年代測定です。
ふ〜ん。
放射性同位体を使うとその骨がどのくらい前に生きていた生物のものなのか推定する事ができるんです。
へえ〜。
どうやるんですか？放射性同位体には半減期というものがあるのね。
うん。
半減期というのはたくさんある放射性同位体の原子の原子核が次々に崩壊していってその原子の数が初めの半分になるまでの時間の事なんです。
半減期は原子の種類によって決まっていて例えば炭素１４の場合は半減期が５，７３０年です。
この規則性を利用して骨しか残っていないような場合でもその生物が生きていた年代を調べる事ができるんです。
どうしてそんな事ができるの？ではこちらで説明しましょう。
植物はもちろん植物を食べて生きている動物の体の中にも大気中と同じ割合で炭素１４が含まれているのね。
なるほど。
でもこういった生物が死ぬとどうなるかな？もう炭素１４はとり込まれなくなるんじゃないかな。
そう。
炭素１４はもう入ってこない。
そして生物の体を作っていた炭素１４は放射線を出して崩壊し一定の割合で減っていくんです。
だからその骨の中の炭素１４の割合が大気中の炭素１４の割合と比べてどのくらい減っているかを調べればその生物が生きていた年代を知る事ができるんです。
すごい事ができるんだね。
うんすごい！では２人に年代測定をやってもらいましょう。
やった〜！イエ〜イ。
ある遺跡の中から動物の骨が見つかりました。
その中の炭素１４の割合は大気中の炭素１４の割合に比べて半分でした。
さあこの動物はどのくらい前に生きていた事になるでしょうか？え〜…はい！骨の中には炭素１４が半分しかないんだよね？そして炭素１４が半分に減る半減期が…。
５，７３０年。
そう。
５，７３０年。
だからこの動物は５，７３０年前ごろに生きていたんだよね。
正解！随分昔の生き物だったんだね。
ところで放射性同位体の利用方法って年代測定だけじゃないの。
ほかにもいろいろ利用されているんだよ。
え〜！まだあるんだ。
放射性同位体の利用方法ってほかにどんなものがあるんだろう。
知りたいね。
先生こんにちは。
こんにちは。
教えて下さい。
放射性同位体って年代測定以外にどんな事に利用されているんですか？はい。
とっても大切な事に利用されています。
リホさん放射性同位体が崩壊する時何を出していたでしょうか。
え〜っと放射線です。
そうですね。
放射性同位体の代表的な利用法としてその放射線を利用する方法が挙げられます。
その一つがトレースです。
つまり元素の行方を追跡する事ができるんですよ。
元素の行方を追跡ですか？はい。
方位性同位体を使うと私たちの体の中の元素の動きや化学反応の仕組みを調べる事ができるんです。
具体的にはどういう事ですか？例えば半減期の短い放射性同位体を使うと体の中のがんの位置を追跡できます。
こちらを見て下さい。
はい。
がん検査の場合がんの場所に集まりやすい薬品に放射性同位体をつけておき注射で体の中に入れます。
そして放射性同位体から出てくる放射線を写す特殊な機械で体内を撮影します。
するとがんの位置や大きさが明らかになるんです。
なるほど。
放射性同位体って本当に便利な目印なんですね。
そうですね。
半減期の短い放射性同位体は放射線を出してすぐに崩壊しなくなってしまうので放射線の影響も少ないです。
適切に用いればさまざまな分野でもっと研究が進む事になるでしょう。
どんな利用法が開発されるのかこれからの研究が楽しみですね。
先生ありがとうございました。
はい。
今日は…今日の一推しは保護メガネ。
実験の時に目を守るケミカルガールの必須アイテム。
素材は軽くて透明度抜群なプラスチック。
掛け心地も抜群よ。
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色も形もバリエーション豊富。
掛けて安心の実験グッズよ。
最後は「マリー・キュリーと放射能」です。
マリー・キュリーって女性で初めてノーベル賞をもらった人だよね。
ナオちゃんよく知ってるね。
キュリー夫人の伝記読んだもん。
おお。
じゃあキュリー夫人は何をした人？え〜っと…。
忘れちゃった。
ナオちゃん…。
マリー・キュリーは夫のピエール・キュリーと一緒に放射能の研究をした人だよ。
放射能ってよく聞く言葉だけど具体的にはどういう事ですか？放射性同位体が別の原子に変わる時放射線を出すって学んだよね。
その放射線を出す能力の事を放射能っていうんだよ。
マリー・キュリーはこの「放射能」という言葉を発案した科学者でもあるんです。
１８９５年真空放電の実験をしていたレントゲンは目に見えない不思議な光を発見し「エックス線」と名付けました。
これが放射線の発見です。
そして翌年の…１８９８年キュリー夫妻がウランを含む鉱石から放射線を発する２つの新元素が含まれる証拠を見つけそれぞれポロニウムラジウムと名付けました。
２人は数ｔのウランを含む鉱石から僅か０．１ｇのラジウム化合物を取り出し最終的にラジウムだけを取り出す事に成功。
マリー・キュリーは放射能の研究によりノーベル賞を２度受賞しています。
何ｔもある鉱石の中から僅か０．１ｇ。
すごい努力だね。
そうだね。
キュリー夫妻のこういった努力があったから放射能の研究が進んだんです。
そしてその研究成果が今日学んだような放射性同位体の活用につながっているんだよ。
私もう一回キュリー夫人の伝記読み返そう。
今度は忘れないでよ。
そうだよ。
よく勉強したからご褒美におやつを用意しました。
うわ〜おいしそうなイチゴ。
おいしそう。
実はイチゴに含まれる原子の同位体を詳しく調べるとどこで育ったイチゴなのかその産地が分かっちゃうかもしれないんだよ。
そうなんだ。
うん。
イチゴに限らず植物は育った環境によって体の中にとり込まれるいろいろな同位体の質量の比が微妙に違ってくるんだって。
だからそれが調べられればこのイチゴの産地がどこなのかも分かるはずなんです。
へえ〜すごいんだね。
ねえねえ早く食べようよ。
はいはい。
いい話聞いてるんだけどな。
ナオちゃんは食欲の方が勝ってるみたいだね。
本当。
当たり前じゃん。
おなかがすいたら何も頭に入らないよ。
それもそうだね。
同位体は質量が異なるだけで化学的性質はほとんど同じです。
放射性同位体は年代測定やがんの検査薬などに利用されています。
2014/06/11(水) 14:00〜14:20
ＮＨＫＥテレ１大阪
ＮＨＫ高校講座　化学基礎「同位体〜ラジオアイソトープは便利な目印〜」[字]

化学基礎は平成２４年度から新たに設けられた科目で、中学校から高校への橋渡しの役目をする内容だ。基礎をしっかり学んで、本格的な化学の学習に役立てて欲しい。

詳細情報
番組内容
原子番号が同じで質量数が異なる原子どうしを「同位体」という。多くの元素には、安定な同位体が存在する。一方、一部の元素には、放射線を出しながら別の原子核に変わる不安定な「放射性同位体（ラジオアイソトープ）」が存在する。放射性同位体は、古代生物の年代測定や、がん検査薬にも応用されている。マリー・キュリーは放射能を研究し、ポロニウムとラジウムの新元素を発見した。
出演者
【解説】東京都立府中高等学校教諭…貝谷康治，【出演】高田里穂，吉田奈央，横畠加奈子，【語り】伊倉一恵

ジャンル :
趣味／教育 – 中学生・高校生
趣味／教育 – 大学生・受験
趣味／教育 – 生涯教育・資格

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