ジョセフ・ブラック

• 18世紀に活躍したスコットランドの物理学者・化学者であり、石灰石の研究を通じて二酸化炭素（固定空気）を発見した。
• 物質が反応する際の質量の割合を重視する「定量的な化学実験」の手法を確立し、近代化学の基礎を築いた。
• 熱学の分野においても「潜熱」や「比熱」の概念を提唱し、物理学の発展に大きく貢献した。

解説

ジョセフ・ブラックは、石灰石（炭酸カルシウム）を加熱したり酸と反応させたりすることで発生する気体を「固定空気」と名付け、それが通常の空気とは異なる性質を持つ二酸化炭素であることを突き止めました。この発見は、空気というものが単一の物質ではなく、複数の気体の混合物であるという認識を広める重要な契機となりました。

化学反応の量的関係においても重要な知見を残しています。例えば、炭酸カルシウムと塩酸を反応させると、二酸化炭素、塩化カルシウム、水が発生します。このとき、反応する物質の量には一定の比率が存在します。実験データによれば、特定の濃度の塩酸35cm³に対して炭酸カルシウム5gが過不足なく反応し、1.2Lの二酸化炭素が発生します。この関係をグラフに表すと、一方が不足して反応が止まる地点が「折れ曲がり点」として現れます。

具体的な計算例として、塩酸21cm³に炭酸カルシウム3gを加える場合を考えます。この比率は「塩酸7：炭酸カルシウム1」の過不足ない条件と一致するため、両者は完全に反応し、720cm³の二酸化炭素が発生します。また、反応後の液を蒸発させると、新たに生成された塩化カルシウム3.3gが固体として残ります。このように、グラフや数値から反応の過不足を判断する力は、化学学習において極めて重要です。