原題を控え忘れました。「coal」で検索すれば、見つかるでしょう。
　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに感謝します。
　図版は省略しました。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「石炭」の開始とそこから得られるもの ***

石炭;
そして、そこから何が得られるのか。

科学のロマンス。

石炭
そして、そこから何が得られるのか。

応用科学のロマンス。

1890 年1 月20 日に ロンドン研究所
の劇場で行われた講義のメモから拡張されました。

による
ラファエル・メルドーラ、FRS、FIC、＆C.、
フィンズベリー工科大学、
シティ・アンド・ギルド・オブ・ロンドン研究所の化学教授。

キリスト教知識促進協会
により任命された一般文学教育委員会の指導の下で発行されました。

ロンドン：
キリスト教知識促進協会、
ノーサンバーランド・アベニュー、チャリング・クロス、WC；
クイーン・ヴィクトリア・ストリート43番地、EC
ブライトン：ノース・ストリート135番地。ニューヨーク：E. & JB YOUNG & CO.
1891年。

コールタール色素産業の創始者
であるウィリアム・ヘンリー・パーキン
博士、FRSに、 著者はこの本を捧げます。

[ページ v]

序文。
これは技術マニュアルでもなければ、応用科学の特定分野の歴史を扱った論文でもないが、その両方の性格を多少併せ持っている。ガス工場の廃棄物から生まれた巨大産業について、一般向けに解説するという、多少大胆な試みである。厳密な意味では、土のロマンスと言えるだろう。一般読者に化学の知識を一切求めずに、この産業の発展の様々な段階を分かりやすく説明するのは、決して容易な作業ではなかったし、私の努力が成功するかどうかについても大きな不安を抱いている。しかし、石炭タールから着色剤を製造する歴史と方​​法についてはあまりにも多くの誤解があるため、この産業発祥の地において、その神秘性を剥ぎ取ろうとする試みは、必ずや正当化されるに違いない。このテーマは[ページvi]石炭タールは、一般の講演者に最も好まれるテーマですが、一般的に表面的な扱いしかされず、聴衆には染料などが何らかの方法で石炭タールから得られるという単なる事実しか伝えません。私はこの点をもう少し踏み込んで、このテーマの根底にある科学的原理について何らかの概念を与えようと努めました。読者が、化学式は一つも登場しないこの論文を、講演を行ったロンドン研究所の聴衆が示したのと同じ興味と、このテーマについてもっと知りたいという同じ欲求を持って読み進めていただければ、私の目的は達成されたと言えるでしょう。現在、一般大衆の間で強く求められている応用科学に関する一般知識を広める機会を与えてくださった同研究所の理事会に感謝申し上げます。

RM

6 ブランズウィック スクエア、WC

[ページ vii]

コンテンツ。
第1章
石炭の起源、9 . 様々な年代の石炭、11 . グラファイト、12 . 最近の植物性鉱床、13 . 石炭の発生様式、13 . 石炭の構造、 15 . 石炭の用途、16 . エネルギー源としての石炭、17 . 熱の機械的当量、19 . 燃料としての石炭の価値、20 . 蒸気機関の低い効率、21 . 石炭の機械的価値、22 . 石炭はそのエネルギーをどこから得るのか、22 . 石炭の化学組成、23 . 植物の成長、 26 . 太陽エネルギー、28 . 木材から石炭への変化、30 . 石炭の破壊蒸留、33 . ベッチャーの実験、34 ; ディーン・クレイトンの実験、 35 ;スティーブン・ヘイルズの、37 ; ワトソン司教の、37 ; ダンドナルド伯爵の、39。マードックによる石炭ガスの導入、40。新光源の普及、41。石炭ガスの製造、42。定量的結果、 45。コークスの用途、47。ゲーテのシュタウフ訪問、48。コークス炉からの廃棄物に関するワトソン司教の見解、50。シェールオイル産業、50。石炭採掘の歴史、57。ロンドンへの石炭の導入、58。英国の石炭資源、60。電力と石炭ガスの競争、62。

第2章
ガス工場のアンモニア液、64 . アンモニアの起源、65 . 肥料としてのアンモニア、65 . アンモニアのその他の用途、67 . [viiiページ]アンモニアの年間生産量、68。コールタールの利用、69。木材のクレオソート処理、70。軽質タール油の初期の用途、71。ファラデーによるベンゼンの発見、ホフマンとマンスフィールドによるタール油からの単離、 73。パーキンによるモーブの発見、74。アニリンの歴史、75。コールタールの蒸留、77。ベンゼン系列の炭化水素の分離、82。アニリンとトルイジンの製造、87。マゼンタの歴史と製造、89。マゼンタからの青、紫、緑の染料、92。トリフェニルメタングループ、97。アジン、108。ラウスのバイオレットとメチレンブルー、111。アニリンブラック、 114 . アゾ染料の導入、115 . アニリンイエロー、マンチェスターブラウン、クリソイジン、118 . インデュリン、121 . 年代順まとめ、122 .

第3章
インディゴの天然源、124 . 着色物質の合成、126 . 石炭酸油、その処理および成分、129 . フェノール染料、132 . サリチル酸とその用途、134 . ピクリン酸、136 . ナフタレンとその応用、139 . アルボカーボンライト、140 . フタル酸およびフタレイン、 145 . マグダラレッド、149 . ナフトール、ナフチルアミンおよびそれらのスルホ酸からのアゾ染料、150 . ナフトールグリーン、オキサジンおよびインドフェノール、161 . クレオソート油、163 . ルシゲンバーナー、163 . アントラセン油、167 .人工アリザリンの発見とアカネ栽培への影響、167。アントラセンの工業的単離と着色料への変換、171。ピッチとその用途、176。特許燃料、またはブリケット、178。薬学におけるコールタール製品、178。芳香香水、 185。コールタールサッカリン、186。写真におけるコールタール製品、188。生物学におけるコールタール製品、192。コールタール産業の価値、194。純粋科学との関係におけるコールタール産業、196。人工着色料の永続性、198。年表、200。補遺、202。

[9ページ]

石炭、
そしてそこから得られるもの。

第1章
「Hier [1771] fand sich eine zusammenhängende Ofenreihe, wo Steinkohlen abgeschwefelt und zum Gebrauch bei Aisenwerken tauglich gemacht werden sollten; allein zu gleicher Zeit wollte man Oel und Harz auch zu Gute machen, ja sogar den Russ nicht missen, und so unterlag den vielfachen Absichten alles zusammen.」—ゲーテ、『ヴァールハイトとディヒトゥング』、ブック X。

暖炉の火の中で燃え盛る、無駄な熱を大量に発生させ、消費されなかった粒子で街の大気を汚染する、おなじみの燃料の起源を探るには、想像力を働かせて、世界史の遥か遠い時代まで遡らなければなりません。人類、あるいは人類と同時代の動物や植物の種が地球上に現れる遥か昔、そこにはかつて見たこともない植物が繁茂していました。[10ページ] その豊かさだけでなく、大部分が非開花植物や隠花植物で構成されていたという点でも特筆すべき点がありました。大河の河口付近のデルタ地帯や、海岸線に接する浅いラグーンなどの湿地帯では、シダや木生シダ、ヒカゲノカズラやスギナ、スゲ、イネ科植物などのジャングルが年々生育し枯死し、泥炭層やマングローブ湿地が現在有機質堆積物を蓄積しているのとほぼ同様の、植物質の固まった塊を形成していました。地質学的変化の過程で、これらの圧縮された植生層は徐々に陥没し、その上に海水または淡水堆積物が堆積しました。その後、再び植生が広がり、繁茂して別の植物質の堆積物を形成しましたが、今度はそれが堆積物の下に沈み込み、埋もれ、このようにして有機質と堆積性の堆積物が交互に繰り返されました。

しかし、こうした気候条件、そして植物質の大規模な堆積に適した陸地と水の分布は、徐々に新たな秩序へと変化していった。上述のような特定の生存条件に適応した動植物は、新たな生活条件に適応するために進化した子孫を生み出した。他の堆積物の巨大な厚さは、[11ページ]植物性残渣の層と、それらを挟む粘土、頁岩、砂岩、石灰岩の層の上に堆積した。このようにして地質学的記録の中に封印され、しまい込まれた地球の歴史の一章は、現在石炭紀として知られる時代に関連する。石炭紀とは、地層全体にわたって特定の層に石炭層または石炭層が広く分布していることからである。空気に触れることなくゆっくりと化学分解が進み、さらに上部の地層からの機械的圧力も加わることで、このように堆積した植物性堆積物は、長い年月を経て、現在私たちが石炭としてよく知っている物質へと変化した。

このように石炭は本質的に石炭紀の産物であるが、この鉱物が他の地質学的層には見られないという結論は妥当ではない。植物質層の堆積に好ましい条件は、地質学的時間の様々な時期、地球上の様々な場所で繰り返し存在してきたが、現在のところ、地球の歴史において、これほど豊かな植物の繁茂とその他の必要な条件が組み合わさった状態が、他のいかなる時代にも存在したという明確な証拠はない。例えば、カナダとアメリカ北部の州の最古の岩石、地質学史の黎明期にまで遡る地層には、[12ページ]黒鉛鉱物（グラファイト）が豊富に存在することが知られています。グラファイトは黒鉛鉛筆の原料であり、ほぼ純粋な炭素です。現在、ほとんどの地質学者は、グラファイトが遠い昔に生息していた植物の木質組織の一部を構成していた炭素を表していることを認めています。つまり、この鉱物は炭化の最終段階にある石炭を表しています。ごく少数の例ですが、火山岩（玄武岩）の脈の貫入によって、真の石炭が原位置でグラファイトに変化したのが発見されており、この二つの鉱物の関連性は単なる推測の域を超えています。

また、スコットランドの古赤色砂岩には石炭紀以前の石炭が見られますが、これはもちろん始生代岩石の黒鉛よりも新しい年代です。石炭紀以降の石炭は、バイエルン州のペルム紀、ドイツの三畳紀、ヨークシャー州のジュラ紀に属する下生魚岩、そしてドイツ北西部の白亜紀前期の堆積物に見られます。より最近の地質時代まで遡ると、始新世の北チロルには厚さ30フィートを超える石炭層が、ベルギーとオーストリアには漸新世の褐炭鉱床が、そして最も注目すべきは、北極から数度以内のグリーンランド北極圏で中新世、すなわち第三紀中期の石炭が発見されていることです。こうして、[13ページ]地球上に植物が出現して以来、石炭はあちこちの地域で存在し続けてきたようで、現在の泥炭湿原、デルタ地帯のジャングル、マングローブの沼地では、将来の石炭鉱床となる可能性のある堆積が現在進行していると言えるでしょう。

世界の一部の地域では、石炭紀以前の石炭層が採掘可能な厚さに達することもよくありますが、この国で採掘されている石炭は完全に石炭紀のものです。石炭の形成様式についての説明を終えれば、当国の石炭層の断面で示される現象は容易に理解できるでしょう (図 1 を参照)。石炭層は砂岩、石灰岩、または頁岩の層で区切られており、これは海の浸食と、植物残骸の層の上に海底または河口の堆積物が堆積したことを示しています。厚さが数インチから 3 ～ 4 フィートまで変化する石炭層は、常に専門的には「下層粘土」と呼ばれる粘土層の上にあり、これは植物が元々生育していた土壌を表しています。場合によっては、薄い粘土の「裂け目」を含む石炭層の総厚が 20 ～ 30 フィートに達します。多くの場合、樹木の根は化石化した状態で下層粘土中に直立しており、その上にある石炭層まで遡ることができます。あるいは完全に[14ページ]炭化した幹は、木が生きていたときと枯れていたときの姿勢で直立しているのが見つかります（図2参照）。

拡大画像
図1.—石炭紀の地層の断面図。石炭層によく見られる断層、いわゆる「断層」がH、T、Fに示されている。火成岩の貫入はDに示されている。Bは2つの石炭層の合体を示し、Nは石炭層の局所的な薄化を示している。垂直線は炭鉱の坑道を示している。

[15ページ]

図2.—石炭層と、その場の根に付着した直立した幹を示す断面図。A′、A″、A″′、頁岩層。B、石炭層。C、下層粘土。D、砂岩。

元々の植物性堆積物が受けた化学的・機械的な力により、石炭の有機構造は大部分が失われている。しかしながら、時折、葉や茎、木質繊維の構造の一部が検出される場合があり、また薄片にはヒカゲノカズラ類の胞子嚢が多数存在することがしばしば見られるため、ある種の石炭は完全にそのような残骸で構成されているように見える。しかし、石炭自体が現在ではその植物起源の直接的な証拠をほとんど提供していないものの、粘土、頁岩、その他の層状の堆積物には、化石化したものが豊富に含まれていることが多い。[16ページ]最も繊細なシダの葉から、何メートルもの長さの倒れた木の幹に至るまで、あらゆる保存状態の植物遺体が残されています。石炭紀の植物相に関する私たちの知識は、主にこうした証拠から得られています。

さて、この古来の炭化植物は、その歴史を前頁で簡単に概説しましたが、我が国の工業力の優位性を支える主要な源泉の一つです。我が国は、これを蒸気を発生させ、エンジンを駆動するための燃料として、また熱源として利用しています。冶金工程では、鉱石から金属を抽出するために膨大な量の石炭を消費しますが、特に鉄の製錬において消費量が多くなります。この製錬工程には、ある種の石炭は不適であり、そのような石炭は高炉で使用される前にコークスに変換されます。鉄鉱石と石炭が同じ地域で産出されているという事実も、我が国が製造業において高い地位を占めているもう一つの理由です。

鉄鉱石と、そこから金属を抽出するために不可欠な物質が一緒に見つかることはしばしば不思議なことであったが、我が国の産業の繁栄にとって非常に幸運であったこの状況の組み合わせは、単なる偶然ではなく、因果関係の結果である可能性が高い。[17ページ]実際、鉄鉱石の起源は石炭紀の植物の分解による鉄化合物の還元と沈殿にあると考えられ、これが石炭と同じ鉱床に鉄鉱石の帯が見られることを説明するでしょう。かつて、イングランド南東部のウィールドと呼ばれる地域が深い森林に覆われていた頃、この地域の町や村は製鉄業の中心地でした。炭田で見つかるものとは異なる種類の鉱石は、ウィールドの森の木から採取された木炭によって製錬され、製鉄業はケント、サセックス、サリーで前世紀末まで続けられ、ロンドンのセント・ポール大聖堂の柵はサセックス産の最後の鉄で作られました。北部の炭田が大規模に採掘されるようになり、鉄鉱石が簡単に手に入るようになったため、ウィールデンの鉄製造業は衰退し、現在ではこの地域の多くの場所で、使われなくなった炉や埋められた鉱滓の山が、消滅した産業の最後の証人として見受けられます。

石炭は、蒸気ボイラーで熱を発生させるために燃焼させるときに機械的作用を得るだけでなく、金属鉱石を還元するために使用したり、特定の化学製品の製造において炭素源として使用したりするときに化学的作用も得ることができます。[18ページ]例えばアルカリなどです。したがって、石炭には機械的、化学的、あるいはその他の形態の仕事をするための力を与えてくれる物質が含まれており、このような働きをするものはエネルギー源と呼ばれます。現代科学では、物質と同様にエネルギーは不滅であるというのがよく知られた説です。異なる形態のエネルギーは相互に変換可能です。例えば、化学エネルギーは熱や電気に、熱は機械的仕事や電気に、電気は熱に、などですが、これらの変換可能な形態間の関係は固定されており、不変です。例えば、ある重量の石炭で表される一定量の化学エネルギーからは、一定量の熱しか得られません。その熱を利用して蒸気機関を動かし、それを発電機を駆動することで電力源として利用することができます。そして、この科学の教義は、与えられた重量の石炭が燃焼すると、それに含まれる化学エネルギーと等価の熱量が発生し、この熱量は機械的仕事、つまり電気にも等価であるということを示しています。この偉大な原理、エネルギー保存の法則は、ニュートンの時代から続く多くの哲学者の共同作業によって徐々に確立されてきましたが、その中でも最も重要なのは、[19ページ] 与えられた熱量に対応する仕事の正確な量を初めて測定した故ジェームズ・プレスコット・ジュールを筆頭に挙げられるでしょう。

熱（温度とは区別して）を測定する際には、通常、ある重量の水をある特定の温度から別の温度まで上昇させるために必要な量を単位とします。仕事を測定する際には、通常、特定の場所にある特定の重量を、その場所の重力に逆らって特定の高さまで上昇させるために必要な量を単位とします。ジュールの熱の単位は、1ポンドの水を60°Fから61°Fまで上昇させるために必要な量であり、仕事の単位はフィートポンド、 つまり1ポンドの重量を1フィートの高さまで上昇させるために必要な量です。さて、ジュールによって測定された熱と仕事の量的な関係は、熱の力学的当量が約772フィートポンドであることによって表現されます。これは、1ポンドの水を1°F上昇させる熱量を仕事に変換すると、1ポンドの重量を772フィートの高さまで、または772ポンドの重量を1フィートの高さまで上昇させることができることを意味します。

この機械的な等価物は、石炭が完全に燃焼したときに放出される熱量を測定すれば、特定の重量の石炭からどれだけの電力が得られるかを正確に教えてくれるはずです。[20ページ]例えば、平均的なランカシャー炭の発熱量は13,890と言われており、これは、1ポンドの石炭が完全燃焼すると、発生する熱をすべて集めてこの目的に充てることができれば、13,890ポンドの水を1°Fの温度で加熱できることを意味します。しかし、この熱量を機械的等価熱量で表し、1ポンドの石炭から対応する量の仕事を得ることができると仮定すると、大きな間違いを犯すことになります。第一に、放出される熱量をすべて集めることはできません。なぜなら、多くの熱が燃焼生成物に伝達され、吸収され、温度計で測定できない形で閉じ込められるからです。第二に、このように消失する熱量を考慮したとしても、機械的等価熱量に変換された補正発熱量でさえ、石炭から実際に得られる仕事量を表すことはできません。

最も完璧に構築された機関であっても、石炭の燃焼によって発生する熱の全てがボイラーの加熱に利用されるわけではない。一定量の熱は、放射、炉材の加熱などによって、あるいは燃焼生成物によって運び去られるなどして失われる。さらに、石炭の一部は煙となって消え去ったり、あるいは燃焼室に残留したりして、燃焼を逃れる。[21ページ]燃え殻として。また、エンジン自体も様々な経路を通じてかなりの熱が失われ、作業力の多くは摩擦によって浪費されます。摩擦は機械力をそれに相当する熱に変換しますが、この熱はさらなる作業に利用できず、したがってエンジンの効率という点では失われます。これらの損失源は大部分が避けられず、私たちの機構の必然的な欠陥に付随するものです。しかし、想像できる限り完璧に構築されたエンジンでさえ、燃料の全エネルギーの6分の1しか仕事の形で現れないことが証明されており、現代の非常に優れた蒸気機関でさえ、有用な仕事の形で実現できるのは石炭に含まれるエネルギー全体の約10分の1に過ぎません。蒸気力は科学が人類に与えた最も有用な手段の一つですが、私たちが自然資源をいかに無駄遣いしているかは、初心者には一般には認識されていません。応用科学において未だ解決されていない最大の課題の一つは、石炭やその他の燃料に潜在するエネルギーを、これまで達成されてきたよりもはるかに機械的等価物に近い有用な仕事量に変換することである。

しかし、私たちが得るのはほんの一部に過ぎない[22ページ]石炭の全作業能力を考えると、この物質に眠る実際のエネルギー量は、途方もないものと思わざるを得ません。1 ポンドの石炭が完全燃焼すると 13,890 熱単位を発生することは既に述べました。この熱量は 10,000,000 フィートポンド以上の仕事に相当します。1 馬力は毎秒 550 フィートポンド、つまり毎時 1,980,000 フィートポンドの仕事に相当すると考えられます。つまり、1 ポンドの石炭にはエネルギーの蓄えがあり、もし損失なく完全に仕事に変換できれば、1 時間で約 5 頭半の馬の仕事ができることになります。自然の驚異的な力について考えることに慣れていない人々に初めて紹介されたとき、降霊術に関する最も奇妙な物語でさ​​え、これらの地味な数字ほど驚くべきものにはならないはずです。

エネルギーが不滅であるならば、次に石炭がこの膨大なエネルギーをどこから得たのかを問う権利がある。石炭の起源とその化学組成を考察すれば、この疑問に答えることができるだろう。石炭の起源については既に論じた。化学的に見ると、石炭は主に炭素から成り、少量の水素、酸素、窒素、そして燃焼時に灰として残る一定量の鉱物質から構成されている。以下は、石炭の平均的な分析値である。[23ページ]さまざまな品種からその化学組成がわかります。

石炭の種類。 炭素。 水素。 酸素。 窒素。 灰。
南スタッフォードシャー 73·4 5·0 11.7 1·7 2·3
ニューカッスル（ケーキング） 80·0 5·3 10・7 2·2 1·7
キャネル（ウィガン） 81·2 5·6 7·9 2·1 2·5
アンスラサイト（ウェールズ語） 90·1 3·2 2·5 0·8 1·6
これらの成分に加えて、すべての石炭には少量の硫黄と一定量の水（5～10パーセント）が含まれていますが、私たちが最も関心を持つのは、それぞれの列の先頭に記載されている元素です。

前述の構成比を示す分析から、石炭において炭素が圧倒的に最も重要な成分であることがわかる。炭素は、自然界ではダイヤモンドのように結晶構造で存在する化学元素であり、動物性、植物性を問わず、あらゆる生物にとって最も重要な成分である。木質繊維にはこの元素が大量に含まれており、石炭に含まれる炭素は、石炭紀の植物の成長過程で蓄積されたものである。

さて、炭素は可燃性があると言われる元素物質の一つです 。つまり、大気中で加熱すると熱と光を発し、徐々に消滅します。[24ページ]我々は「燃え尽きる」と言います。燃焼時に発生する熱は、可燃物に蓄えられた化学エネルギーを表しています。なぜなら、燃焼とは実際には、ある物質と別の物質が熱と光を発生させながら化学的に結合したものであるからです。したがって、炭素が空気中で燃焼すると、空気が炭素と結合する別の物質を供給し、化学結合が起こります。この別の物質もまた元素です。化学者が酸素と呼ぶ目に見えない気体で、大気中の5分の1を占めています。残りは窒素ガスと少量の他のガスで構成されており、これらについては後で詳しく説明します。酸素と炭素が上記の条件下で結合すると、二酸化炭素と呼ばれる目に見えないガスが生成されます。このガスが目に見えないため、燃焼時に炭素は完全に消滅したように見えます。しかし実際には、炭素は失われません。物質はエネルギーと同様に不滅であり、通常の状況下ではガスとして放出される二酸化炭素に変換されるからです。しかし、ある重量の炭素を空気が自由に出入りできる状態で燃焼させ、燃焼生成物を集めて計量すると、その重量は炭素よりも、その元素が結合した酸素の重量に相当する量だけ重いことがわかります。注意深く実験すれば、[25ページ]炭素1重量部から二酸化炭素が3.2重量部発生することが分かりました。さらに、炭素1ポンドの完全燃焼によって発生する熱量を測定できれば、この熱量は14,544ポンドの水を華氏1度上昇させるのに十分であることが分かります。これは1100万フィートポンド以上の仕事、つまり毎時約7.75馬力に相当します。

石炭のエネルギーの主な源は、この地球上に遥か昔に生息していた植物の炭素が地中に埋もれていたことです。石炭に火をつけると、この炭素が大気中の酸素と結合し、遠い昔に蓄えられたエネルギーの一部を回復させます。しかし、石炭に眠るエネルギーのすべてが炭素によるものではありません。なぜなら、この燃料には別の可燃性元素、水素が含まれているからです。水素も自由状態では気体であり、水の成分の一つで、もう一つの成分は酸素です。実際、重量当たりの潜在エネルギーは炭素よりも水素の方が大きく、1ポンドの水素が完全燃焼すると、62,032ポンドの水を華氏1度上昇させるのに十分な熱量が得られます。燃焼中の水素は酸素と結合して水を生成するため、石炭の完全燃焼の生成物は二酸化炭素と水です。[26ページ] しかし、石炭の水素がもたらす熱は、この元素がほんのわずかしか存在しないため、比較的重要ではありません。したがって、現代の蒸気機関によって行われる仕事のほとんどすべては、石炭紀の化石化した植物の炭素の潜在エネルギーから引き出されているという結論に達します。

ここまでに導き出された結論は、石炭のエネルギーの起源という未解明の疑問を依然として残しています。この部分を完結させるには、さらに一歩踏み込んで、植物がどのように成長するかについて何らかの考えをまとめなければなりません。石炭の主なエネルギー源は炭素であるため、ここでは木質繊維に約50%含まれるこの元素に焦点を絞ってみましょう。植物の成長過程における膨大な重量増加を考えてみましょう。わずか数粒のドングリと、何世紀にもわたる成長を経て数トンのオークの木が成長する様子を比べてみてください。物質が不滅であり、決して自然発生的に発生することがないとしたら、この炭素はどこから来るのでしょうか？植物の炭素は、二酸化炭素（炭素の燃焼によって生成されるガスとして既に言及されています）の形で大気から供給されることは周知の事実です。このガスは、[27ページ]大気中の二酸化炭素量はごくわずかで、空気10,000倍の体積に対して約4倍です。一見取るに足らない量に思えるかもしれませんが、植物の生命にとっては非常に重要なのです。なぜなら、植物はこの二酸化炭素から炭素を摂取しているからです。大気中に通常含まれる二酸化炭素の起源は、現時点では直接私たちには関係ありませんが、このガスが動物の呼吸によって生成される物質の一つであり、動物界が植物の炭素源の一つであることを念頭に置くことは重要です。

二酸化炭素から木質繊維への変化は、植物体内で一連の化学反応と、未だ完全には解明されていない多くの中間生成物の生成によってもたらされます。しかし、二酸化炭素は炭素と酸素から構成され、植物は二酸化炭素を栄養源として炭素を吸収し、酸素を廃棄物として放出するため、何らかの作業が行われていることは間違いありません。これは、炭素が酸素と結合すると大量の熱が発生すると説明されており、この熱は炭素に蓄えられたエネルギーに等しいため、エネルギー保存の法則から、炭素を酸素から再び分離するには、発生するエネルギーと同量のエネルギーを供給しなければならないという結論が導き出されます。[28ページ]炭素の燃焼中に発生します。1ポンドの炭素が二酸化炭素に燃焼する際に発生する熱量が1100万フィートポンドの仕事量に相当するとすれば、生成された二酸化炭素をその成分に分離するには、同量の仕事量をかけなければなりません。植物も他の生物も、物質を生成できないのと同様に、エネルギーを生成することはできません。生物を構成する物質が外部から同化されるのと同様に、植物が膨大な量の化学反応を行うために必要なエネルギーは、外部から得る必要があります。

植物における炭素と酸素の分離は、太陽エネルギーによって行われます。私たちの太陽系の中心であり、地球と惑星が周回しているこの巨大な白熱球は、膨大な量のエネルギーを宇宙へと絶えず放出している貯蔵庫です。太陽の体積は地球の100万倍以上であることを忘れてはなりません。ウィリアム・トムソン卿の計算によると、太陽の表面積1平方フィートあたり、7000馬力に相当するエネルギーが放射されています。晴れた夏の日には、地球は私たちの緯度において、1エーカーあたり約1450馬力に相当するエネルギーを太陽から受け取ります。この供給を石炭の燃焼によって維持するためには、[29ページ]太陽の表面1平方フィートあたり、毎秒3～4ポンドの熱が放出されています。この太陽エネルギーのごく一部が放射熱と光の形で地球に到達し、後者によって植物は炭素と化学結合した酸素を分離する働きをします。実際、植物の成長、すなわち炭素の同化と酸素の放出は、光の影響下でのみ起こることはよく知られています。この機能は、クロロフィルと呼ばれる緑色の色素を含む葉によって担われており、クロロフィルの存在は化学変化の過程に不可欠です。

これまでの結果をまとめると次のようになる。

（１）石炭に含まれるエネルギーの主な源は炭素である。

（２）この炭素は石炭紀に生育した植物の一部を形成した。

（３）このように蓄積された炭素は、当時の大気中に存在していた二酸化炭素によって植物に供給された。

（４）石炭紀に地球に伝えられた太陽エネルギーによって、クロロフィルの存在下で炭素と酸素の分離が行われた。

こうして、興味深い結論に至りました。[30ページ]石炭から得られる熱は、別の形の太陽光です。現在私たちが燃やす石炭1ポンド、そしてそこから得られる熱や仕事1単位ごとに、石炭火力発電所が建設されていた時代には、同量の太陽光が化学分離の潜在エネルギーに変換されていました。このエネルギーはそれ以来ずっと地中に蓄えられており、石炭を燃焼させると熱という形で再び現れます。ジョージ・スチーブンソンは、機関車を動かす力は何かと尋ねられたとき、「閉じ込められた太陽光だ」と答えたと伝えられています。今では、彼が当時認識していたよりもはるかに真実に近い答えをしていたことがわかります。

石炭から得られる様々な生成物の考察に移る前に、木材が石炭へと変化する過程で生じる変化の性質についてもう少し詳しく議論しておくことが望ましい。純粋な木質繊維は、化学者にはセルロースとして知られる物質で構成されており、その50%は炭素で、残りは水素と酸素で構成されている。したがって、木材が化石化する過程で他の成分の一部が失われ、それによって炭素の割合が上昇することは明らかである。この変化は、木材から泥炭、褐炭、そして様々な種類の石炭を経て、黒鉛へと辿ることができる。黒鉛は、[31ページ]ほぼ純粋な炭素です。実際、木材から石炭への変化を示す系列を構築することが可能であり、この系列は23ページの表に示されている種類に加え、新しい植物性堆積物と古い植物性堆積物を含みます。系列は以下のようになります。

私。 木質繊維（セルロース）。
II. ダートムーア産の泥炭。
III. 亜炭、または褐炭は、石炭よりも地質年代が新しい、不完全に炭化した植物性堆積物です。
IV. 平均的な瀝青炭。
V. ウィガン産の炭鉱石炭。

6. ウェールズ産の無煙炭。
   七。 最古の炭素質鉱物であるグラファイト。
   この系列の主要元素の割合は、 炭素。 水素。 酸素。 私。 50·0 6·0 44·0
   II. 54·0 5·2 28.2
   III. 66·3 5·6 22.8
   IV. 77·0 5·0 11·2
   V. 81·2 5·6 7·9
7. 90·1 3·2 2·5
   七。 94-99.5、残りは灰。
   上の表では炭素の増加と酸素の減少がよく表れています。水素も全体的に減少していますが、[32ページ]多少の不規則性はあるものの、木材が石炭に変化する過程で起こる化学変化の正確な過程は、現在のところ解明されていない。酸素は水、二酸化炭素、あるいはその両方の形で除去される可能性がある。炭素の一部は、炭素と水素の化合物である湿地ガスの形で除去され、これが炭鉱の危険な「火災時の蒸気」の主成分となる。

沼地ガスは可燃性ガスで、空気と混合して点火すると爆発性を示します。炭層採掘中に沼地ガスが激しく噴出することが多く、石炭や粘土層からジェット噴射が轟音とともに噴出します。これは、炭化水素ガスが高圧下で蓄積されていることを示しています。このジェット噴射は、炭鉱労働者の間で「ブロワー」と呼ばれています。鉱山内の空気中に十分な量の沼地ガスが含まれており、炎が偶然この混合ガスに引火すると、残念ながら炭鉱の歴史において私たちがあまりにもよく知っている、あの悲惨な爆発の一つを引き起こします。

これまで述べてきた石炭に関する説明から、機械動力源として、私たちは石炭を望みどおりに経済的に利用しているとは言えないことがわかるだろう。そして、未燃焼の炭素粒子の雲が煙突から噴き出す開いた火格子を見ると、[33ページ] 総熱量のほんの一部しか部屋を暖めていないと仮定すると、無駄遣いの話はさらに嘆かわしいものとなるでしょう。しかし、私たちが現在関心を持っているのは、石炭から得られるべきものよりも、実際に何が得られるかという点です。ここで、様々な物質的産物について議論する際に、より適切な説明ができるでしょう。

石炭を空気に触れさせて燃焼させるのではなく、レトルトなどの密閉容器で加熱すると、石炭は分解して様々な気体、液体、固体の生成物を生成します。密閉容器内で空気に触れさせずに有機化合物を加熱し、生成物を収集するこのプロセスは、破壊蒸留と呼ばれます。少年時代のタバコパイプの実験は、石炭の破壊蒸留への最初の実践的な導入でした。パイプのボウルに粉末の石炭を入れ、開口部を粘土で塗りつぶしてから、ボウルを火の中に入れ、ステムを火格子のバーの間から突き出すようにします。数分以内に、ステムの開口部からガスの流れが噴出します。火を当てると明るい炎を上げて燃え、小規模で石炭ガスを作ることができます。

木材や石炭などの有機物質の破壊蒸留では、常に4つの物質、すなわちガス、水のような液体、そして[34ページ] タールと呼ばれる粘性物質が生成され、コークスまたは木炭の残留物がレトルト内に残ります。これは非常に古い観察であり、非常に古い時代に行われたため、応用科学の歴史において誰が最初に石炭を破壊蒸留にかけたのかを知ることは興味深い点です。グスタフ・シュルツ博士によると、この観察はドイツ人によるもので、17世紀末（1680年頃）にヨハン・ヨアヒム・ベッヒャーという化学者によってなされました。この実験は非常に風変わりな方法で記述されているため、著者の正確な言葉は再現する価値があります。ここでは、ルンゲ博士が著書『コールタールとアンモニア』の中で翻訳した箇所を引用します。

オランダには泥炭があり、イギリスには炭鉱がありますが、どちらも室内で燃やすにも精錬にもあまり適していません。しかし私は、両方の炭を単に良質の石炭（コークス）に燃やすだけでなく、もはや煙も臭いも出ないだけでなく、その炎で木と同じくらいよく溶ける方法を発見しました。そのため、1フィートの石炭で10フィートの長さの炎を作ることができます。これはハーグで炭鉱で実証し、ここイギリスではボイルズ氏のところで、そしてウィンザーでも大規模に実証しました。この点に関して注目すべきは、スウェーデン人がモミの木からタールを作るのと同様に、私がここイギリスで炭鉱からスウェーデンのタールとあらゆる点で同等のタールを作ったことです。[35ページ]なぜなら、それよりも優れた作業もあるからです。木材とロープで実証しましたが、その効果は実証済みです。国王もその見本を目にしました。これはイギリスでは大変なことです。タールを取り除いた石炭は、以前よりも使いやすくなっています。」

さらに、この進取の気性に富んだ化学者は、その成果を実用的な問題に応用し、1681年にヘンリー・サールと共同で「炭鉱の石炭からピッチとタールを作る、これまで誰も発見も使用したこともない新しい方法」の特許を取得しました。

前世紀における我が国の聖職者たちの研究もまた、同様に興味深いものです。多くの著名な神学者たちが余暇を実験科学に捧げていたようです。例えば、1688年頃、キルデアの首席司祭ジョン・クレイトン神父は、ランカシャー州ウィガンから2マイル離れた溝を調査しました。そこの水は、炎を当てると「ブランデーのように燃える」と言われていました。首席司祭は最終的に、この現象の原因を地中の炭層から可燃性ガスが漏れ出ていることに求め、ウィガンの石炭を蒸留器で破壊蒸留する実験的研究を行いました。その結果はロバート・ボイル名誉牧師に伝えられましたが、ボイル名誉牧師の死後、そして著者の死後もずっと後になってから出版されました。[36ページ]以下の記述は『哲学論文集』 （1739年）の要約版から引用したものである。

最初は粘液が立ち込め、その後黒い油が立ち込め、そしてまた液体が立ち上った。彼はそれを決して凝縮することができず、リュートを無理やり押し出したり、ガラスを割ったりした。ある時、リュートを押し出してしまった液体がリュートに近づき、修理しようとしたところ、立ち上った液体が蝋燭の炎に引火し、勢いよく流れ出ていくのに気づいた。彼は蝋燭を何度か吹き消しては再び火をつけることを繰り返した。それから彼はこの液体を少しでも残そうとした。鼻甲介のある受器を取り、液体が上昇する間に受器の管に蝋燭を近づけると、蝋燭が炎を発し、管の先端で燃え続けるのを観察した。しかし、何から炎が上がっているのかは分からなかった。彼はそれを吹き消しては再び何度か火をつけることを繰り返した。その後、受器の管に空気を抜いて平らにした袋を取り付けた。油と粘液は受器に降りていったが、上昇を続ける液体は管を吹き飛ばした。膀胱に詰め込んだ。それから彼はそれをかなりの数の膀胱に詰め込んだ。想像を絶するほどの数を詰め込んだかもしれない。蒸留酒は数時間にわたって上昇を続け、人が口で吹き込むのとほぼ同じ速さで膀胱を満たしたからだ。それでも、蒸留した石炭の量は微々たるものだった。

[37ページ]「彼はこの酒をかなり長い間膀胱に溜め込み、それを凝縮させるために様々な方法を試みたが、無駄だった。友人たちを楽しませたい時は、膀胱の一つを取り、ピンで穴を開け、ろうそくの炎の近くで膀胱を優しく圧迫し、火が一度つくまで押し続けた。そして、膀胱から酒がすべて絞り出されるまで炎を上げ続けた。」[1]

ハンプシャー州ファリンドンの教区牧師、スティーブン・ヘイルズ神父は、『Statical Essays』（野菜の静電気に関するエッセイ集）という本の著者であり、1726年から1727年にかけて出版された。その第3版には1738年の日付が付けられている。この本の182ページでは、鉄製蒸留器やその他の蒸留器であらゆる種類の物質を分解蒸留する方法について先に述べた後、ヘイルズ神父は次のように述べている。

「同じ方法で、鉱物からも大量の空気（ガス）が得られることを発見しました。ニューカッスル炭158グレインの半立方インチから蒸留すると、180立方インチの空気（ガス）が得られました。このガスは、特に黄色っぽい煙が上昇する間、石炭から非常に速く発生しました。」

さらに後、1767年頃には、ケンブリッジ大学神学教授であり、ランダフ司教でもあったR・ワトソン神学博士が化学に興味を持ち、一連の著書を著した。[38ページ]化学エッセイ集の 一つで、その一つは「炭鉱について」と題されており、石炭から（分解蒸留によって）照明用ガス、アンモニア水、タール、コークスを製造する方法について述べている。さらに、様々な種類の石炭から得られる様々な生成物の相対的な量を比較しているが、彼は主にタールに興味を持ち、ガスやその他の生成物については考慮していないようだ。この著書で最も興味深いのは序文で、彼はそこで自身の研究について次のように謝罪している。

「神学者諸君、私が職務からではなく、専門分野の研究から数時間を盗み、自然哲学の探求に費やしたことを、お許しいただければ幸いです。この大学、あるいは英国国教会を彩った偉大な人物たちの例を挙げれば、私の弁明になるかもしれません。」

これは1789年の第5版からの引用であり、石炭に関するエッセイは全5巻のうちの2巻目に収録されています。この博学な司教は化学に関する他の著作も出版していたため、彼が神学仲間に求めた許しは、当然のことながら与えられたものと考えられます。

しかしながら、これらの予備実験はいずれも、石炭ガスを照明剤として利用することに関しては、すぐに実用的な結果には結びつかなかった。前世紀の終わりごろには、[39ページ]個々の施設の照明が始まり、こうしてガスの大規模製造への道が開かれた。初期の先駆者の一人は、発明の天才であった第9代ダンドナルド伯爵で、1782年にカルロス修道院で最初の実用的なタール蒸留業者の一人となった。彼は1781年に石炭からタール、ピッチ、精油、揮発性アルカリ、鉱酸、塩、燃え殻を製造する特許を取得した。ガスは廃棄物にすぎず、奇妙に思えるかもしれないが、事業が財政的に失敗した伯爵は、タールとコークスだけが価値のある産物と考えられていたため、ガスの重要性を理解していなかった。以下は、彼の息子である水兵伯爵ダンドナルド提督による実験の記述で、彼の自伝『ある船乗りの自伝』から引用されている。

「父はコールタール特許の申請のため、カルロス修道院の実家に居を構え、自身の炭鉱だけでなく、隣接するヴァリーフィールドとキンカーディンの炭鉱の作業も監督しました。これらの作業に加えて、修道院の近くに実験用のタール窯が建設され、そこで石炭ガスが偶然照明として使用されるようになりました。タールの蒸留中に発生する蒸気の可燃性に気づいた伯爵は、実験として凝縮器から続く排出管に銃身を取り付けました。[40ページ]銃口から鮮やかな光がフリスの海面に輝き、その後確認されたところによると、対岸でもはっきりと見えるようになった。」

数年後、スコットランド人ウィリアム・マードックによって石炭ガス製造の基礎が築かれました。彼はこの照明器具を実用化した功績を称えられなければなりません。このアイデアはほぼ同時期にフランス人ルボンにも浮かんでいましたが、彼の手によって実現することはありませんでした。マードックはコーンウォールのいくつかの鉱山の監督を務めており、1792年にレッドラスにある自宅に初めて照明を設置しました。その後、バーミンガム近郊のソーホーにある大手エンジニアリング会社、ボウルトン・アンド・ワットに移籍し、1798年に装置を建設しました。そして数年のうちに、この工場全体がガスで常時照明されるようになりました。この頃から、マンチェスターとハリファックスの他の工場へのガス導入は、マードックと彼の弟子サミュエル・クレッグによって実現されました。個々の工場から、石炭ガスはようやく街路照明として使用されるようになりましたが、その導入には多少の遅れがありました。実験は 1803 年にロンドンのリセウム劇場で、1807 年にゴールデン レーン劇場で、そして 2 年後にポール メル劇場で行われました。

ロンドンの街路が商業規模でガス灯で照らされるまで、マードックがソーホーに初めて照明を設置してから15年が経ちました。私たちの祖父たちは、素晴らしい経験をしたようです。[41ページ]ガスに対する恐怖と大衆の反対が、この都市がガス灯を導入されなかった大きな理由であったことは疑いありません。当時、著名な文学者や科学者の中にさえ、この提案をためらうことなく嘲笑し、この計画は単なる空想に過ぎないと断言する者がいました。しかし、1806年頃、ウィンザーという名で知られ、本名をヴィンツラーという無知な冒険家として知られている精力的なドイツ人がこの国にやって来ました。彼の出自が何であれ、彼はガス灯に対する大衆の関心を喚起するのに間違いなく貢献しました。彼は特許を取得し、公開講演を行い、ガス会社設立のために多額の資金を集めました。しかし、その資金の大半は無駄な実験に浪費されましたが、ついに1813年にウェストミンスター橋、そしてその1年後にはセント・マーガレット教区に明かりが灯されました。この時期からガスの使用は拡大したが、人々の不安が和らぐまでにはしばらく時間がかかった。ロンドン橋の照明を担当したサミュエル・クレッグは、当初は自らランプを点けなければならなかったという逸話がある。この危険な任務を引き受けてくれる人が見つからなかったためである。ガスが街灯として広く使われるようになった後も、一般家庭への普及はゆっくりと進んだに違いない。ヘイマーケット劇場の1843年、つまり街頭導入から30年後の古いチラシには、こう記されている。

[42ページ]「最も重要な改良点の一つは、光の媒体としてガスを（初めて）導入したことです。」

スコットランドの技術者マードックの精力と技術によって初めて実用化された石炭ガスの製造は、現在では全国規模で行われています。本書では製造の詳細を扱うことはしませんが、本題の以降の部分を正しく理解するために、そのプロセスについて簡単に説明しておく必要があります（図3参照）。石炭はレトルトと呼ばれる粘土製の円筒で加熱されます。レトルトには垂直の出口管が設けられており、そこから揮発性物質が排出されます。そして、この生成物は「水圧本管」と呼ばれる水平の管に張られた水に導かれます。水圧本管では、ガスは部分的に冷却され、レトルトが加熱された高温で蒸留されるタールと水蒸気の大部分が沈殿します。タールと水蒸気は水圧本管から「タール井戸」と呼ばれる坑道に流れ込み、その後、ガスは空気にさらされた一連の湾曲した管を通過し、そこでさらに冷却され、さらにタールが沈殿します。この「常圧凝縮器」から、ガスはコークスで満たされた一連の容器へと送られ、そこから微細な水が絶えず吹き込まれます。これらの容器は「スクラバー」と呼ばれ、タールの痕跡や、[43ページ]ほとんどの石炭に含まれる微量の硫黄から生成される揮発性硫黄化合物。硫黄化合物の除去は非常に重要です。なぜなら、ガスを燃焼させると、これらの化合物から酸性蒸気が発生し、健康に有害であり、財産に損害を与えるからです。

[44ページ]

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図3. —ガスプラントの断面図。レトルトと炉は右側にあります。ガスは垂直パイプTを通って油圧本管Bに上昇し、そこから常圧凝縮器Dに送られます。下部の貯水槽から凝縮されたタールがタール溜めHに流れ込みます。ガスはKを通ってスクラバーOに送られ、そこから精製器Mに送られます。そこからK′を通って精製器Mに送られ、その後ガスホルダーに送られて分配されます。（シュルツ著『Chemie des Steinkohlentheers 』より）

スクラバーから出たガスは、石灰または鉄酸化物のトレーを詰めた一連の容器に送られ、硫化水素やその他の硫黄化合物を可能な限り完全に除去します。これらの「精製装置」では、少量の二酸化炭素も除去されます。このガスの存在は石炭ガスの照明能力を低下させるためです。精製装置から出たガスはガスホルダーに送られ、そこで分配のために貯蔵されます。ここで言及すべきことは、石炭の蒸留は大気圧よりわずかに低い圧力下で行われ、蒸留生成物は、油圧本管と凝縮器の間、あるいは精製システムの他の部分に設置された、一種の空気ポンプ（排気装置）によってレトルトから排出されるということです。レトルト内に残ったコークスは、レトルトの下で燃焼させるための燃料として、あるいは他の目的に使用されます。浄化装置に使用されている鉄酸化物は、一定回数、水にさらすことで繰り返し使用することができます。[45ページ]石炭は空気中に放出され、最終的に枯渇すると、硫黄は燃焼除去され、あらゆる化学製品の中で最も重要な硫酸の製造に利用されます。こうして、元の石炭（おそらく黄鉄鉱の形で）に含まれる微量の硫黄が、有用な製品の製造に利用できるようになります。

この重要な産業については、一般読者には簡潔な説明で十分でしょう。より詳細な情報を求める方は、専門書を参照してください。ここでは、ガス、水、タール、コークスという4つの製品がその後どうなったかに焦点を当てます。これらのうち、ガスとコークスは照明用、タールは燃料用として既に説明済みなので、ここでは割愛します。

応用科学の話は、使用された物質の量と得られた生成物の量について何らかの見当をつけなければ完結しません。ニューカッスル炭1トンからは、約1万立方フィートのガス、110～120ポンドのタール、20～25ガロンの水分を含む液体、そして約1500ポンドのコークスが得られます。もちろん、石炭の種類によって得られる量は異なり、後者は蒸留熱によっても変化しますが、上記の推定値は、ある程度の精度で私たちの考えを形成するための良い基盤となるでしょう。[46ページ]また、現在では年間約1,000万トンの石炭が蒸留されており、年間1,000万立方フィートのガスと約50万トンのタール、そしてその他同量の製品が生産されています。大都市圏の企業だけでも、ガス生産のために年間300万トン近くを消費しており、これは人口一人当たり約6,000立方フィートに相当します。もちろん、この消費量には他の製造業や家庭用の石炭は含まれていませんが、これらの推計値を、ガス導入前の約1世紀前のロンドンの石炭消費量と比較してみると興味深いでしょう。前述のワトソン司教の著書によると、当時の年間消費量は922,394トンでした。

我が国のガス製造から生じる膨大な量のタールは、着色料、医薬品、香水、香料、燃焼油、潤滑油など、様々な価値ある物質の原料となります。ガス工場から排出されるこの不快な廃棄物から、化学者の研究によって一大産業が生まれ、その重要性はますます高まっています。本書の残りの部分では、この応用分野における科学の成果を概説します。コールタールの基礎[47ページ]我が国は、ガス生産のために初めて石炭を大規模に蒸留し、初めてコールタール色素を商業的に供給した国です。現在、我が国はヨーロッパ最大のタール生産国であり、ヨーロッパのガス使用国で生産されるタール総量の2倍以上を生産していると言われています。しかし、それにもかかわらず、完成品の製造は、石炭という天然資源と、そこから原料を製造するための設備から期待されるほどの繁栄には程遠い状況にあります。

しかし、数ページ前に述べた「この鉱物が我が国の産業的繁栄の主たる源泉であった」という主張の真実性をより完全に理解するために、石炭の他の用途をいくつか見てみる必要がある。ガス製造業者による石炭の消費量は膨大であるが、石炭を分解蒸留または部分燃焼によって分解した後に残る炭素質残渣に対する需要は、それに匹敵するか、あるいはそれ以上に大きい。この残渣がコークスであり、ガス製造後にレトルト内に残る物質である。コークスは多くの用途で大きな需要があり、安価な無煙燃料が必要とされるほとんどの場合に使用され、[48ページ]機関車やその他のエンジンの炉で使用され、また、大部分は高炉の鉄製錬所で消費されます。

これらの需要を満たすため、大量の石炭は、完全燃焼に必要な空気供給が不十分な炉、あるいは適切に設計された密閉式炉で燃焼させることでコークスに変換されます。この国では、タールなどの生成物は最近まで廃棄物として廃棄されていましたが、これらを利用すべき時が近づいています。年間約1,200万トンの石炭がこの燃料に変換されているという事実は、コークスの産業的重要性を物語るでしょう。化学的に見ると、コークスは炭素と石炭のあらゆる鉱物成分、そして少量の水素、酸素、窒素で構成されています。炭素含有量は85～97%、灰分は3～14%です。

石炭をコークスに変換することは、非常に由緒ある製造業であり、この国で初めて大規模に行われたのは17世紀半ば頃です。作業としては全くロマンチックとは思えないかもしれませんが、ゲーテが初期のコークス炉を訪れた様子を描写しているように、この歴史の断片は語り継ぐ価値があります。偉大なドイツ哲学詩人ゲーテは、1771年にシュトラスブルクの学生だった頃、馬に乗って[49ページ]ゲーテは友人らとザールブリュッケン近郊を訪れ、そこで炭鉱を営んでいた老炭哲学者シュタウフに出会った。この「石炭の哲学者」はミョウバン工場の管理者で、ドゥットヴァイラーの「燃える丘」を支配する精霊だった。この丘の名は、そこで稼働していたコークス炉に由来するに違いない。コークス炉はゲーテが訪れる6、7年前、すなわち1764年から稼働していた。コークスは鉄の製錬に必要だったが、その初期の頃からシュタウフは揮発性の生成物を濃縮する賢明さを持っていた。というのも、彼は訪問者にビチューメン、燃える油、ランプの黒焦げ、さらには彼の作業でできた塩化アンモニウムの塊まで見せたと伝えられているからである。ゲーテは、森の中の寂しい小屋に住む、やつれた老炭焼き職人を訪ねた記録を残している（『我が人生：価値と言葉』第10巻）。フランスの冶金学者ジャンサンヌが1770年にパリで出版した著書『大地の炭火による鉱山の源泉に関する考察』の中で記述しているのは、おそらくシュタウフの炉のことであろう。長年にわたり、揮発性物質の価値など全く考慮せずにコークス製造を続けてきた我々は、今、大陸で長らく行われてきたことを、自ら行うことの妥当性について考え始めている。

ワトソン司教が[50ページ]前世紀の研究者はコークス炉から生成物を回収する試みについて聞いたことがあるが、彼はその化学論文集の中で次のような非常に賢明なアドバイスを与えている。

「コークス製造に関心のある者は、石炭96オンスから少なくとも4オンスの油が得られることを覚えておくと良いだろう。おそらく6オンスは得られるだろう。しかし、もし100オンスから5オンスという低い値に抑え、コークス炉が年間100トンの石炭しか処理しないと仮定すれば、5トンの油を節約でき、そこから4トン以上のタールが得られる。コークス炉の構造を蒸留器のようなものに改造する作業は、ごくわずかな費用で済むだろう。」—第5版、1789年、第2巻、351ページ。

このテーマを終える前に、石炭哲学の歴史におけるもう一つの章を記さなければなりません。特にスコットランドでは、燃焼油や潤滑油、そしてろうそく作りに使われるワックス状の物質である固形パラフィンを生産する製造業が営まれています。石炭からろうそくを作ることは、本書の多くの読者にとっておそらく新たな発見となるでしょう。しかしながら、ここでの「石炭」という用語は、部分的に化石化した石炭にのみ適用されていることを認めなければなりません。[51ページ]頁岩は、石炭よりも地質年代の若い植生から、様々な年代の瀝青質頁岩まで、多種多様な形態をとる。地質学的に見れば、頁岩は固まった泥であり、時間と圧力によって変質した粘土とみなすこともできる。もし泥が堆積当時、植物質とかなり混ざっていたとしたら、時が経つにつれて、炭化した木質繊維と鉱物質の混合物となり、これは炭素質頁岩または瀝青質頁岩と呼ばれるであろう。この種の頁岩は、しばしば80～90パーセントもの鉱物質を含み、揮発性物質、すなわち燃焼により失われる成分が20パーセントを超えることは稀で、主に炭素質成分からなる。

シェールオイル産業の歴史はすぐに語られる。1847年頃、ダービーシャー州アルフレトンの炭鉱で石油が「発見」され、ジェームズ・ヤング氏の手によって、この供給は3年近く市場に燃料油を供給した。その後、油田は枯渇し、ヤング氏とその仲間は別の石油源を探さなければならなくなった。これは、アメリカの膨大な石油鉱床が利用される9年ほど前の出来事であったことを忘れてはならない。採算の取れる物質が見つかるまで、多くの植物質が破壊蒸留にかけられたが、[52ページ]ヤング氏は、当時ガス製造用に導入されていた炭の一種を試しました。この物質は、リンリスゴーのバスゲートという産地にちなんで、ボグヘッド・ガス炭、あるいはトルバン・ヒル鉱物と呼ばれていました。この鉱物は、分解蒸留によって大量のパラフィン油と固形パラフィンを生成することが発見され、当時（1850年）から現在に至るまで、同様の炭素質鉱床が産出するバスゲートやスコットランドの他の地域でこの産業が営まれてきました。

このトルバン・ヒルの鉱石が真の石炭であるかどうかは、現在では取るに足らない問題のように思えるかもしれない。しかし、約40年前、この問題の解決をめぐってエディンバラで多額の訴訟が巻き起こった。鉱区の所有者は、ある企業に賃借権を与え、石炭、石灰石、鉄鉱石、その他鉱床で採掘される特定の鉱物の採掘権を譲渡したが、銅や契約書に記載されていないその他の鉱物は除外していた。賃借人たちは、この特定の炭素質鉱物が、そのガスの質の高さと、後にヤングの蒸留法によって得られるパラフィンの双方から、非常に高い価値を持つことに気づいた。そこで、賃貸人は賃借人たちに対し、賃借人が契約違反を犯したとして1万ポンドの損害賠償を求めて訴訟を起こした。[53ページ]石炭ではない鉱物を採取することで契約を締結したという訴訟である。専門家らは双方の証言を行った。ある専門家はその物質が石炭であると主張する者、瀝青質頁岩であると主張する者、それを瀝青粘土と呼ぶ者、あるいは名称を一切明かさない者などであった。最終的に被告に有利な判決が下され、法律上はその鉱物は真の石炭とみなされた。実際のところ、石炭と瀝青質頁岩を明確に区別することは不可能である。なぜなら両者は一連の中間鉱物によって結びついており、トルバン・ヒルの鉱物はたまたまその結びつきの 1 つを形成しているからである。その鉱物には約 69 パーセントの揮発性物質が含まれ、炭素 12 部と灰 19 部の 31 パーセントの残留物が残る。

ヤングが始めた製造業は、当初のトルバン・ヒル炭鉱が枯渇し、アメリカ、ロシア、その他の地域で膨大な天然石油鉱床が採掘されているにもかかわらず、重要な産業に発展しました。現在、スコットランドでは約15の企業が操業しており、総資本は約250万ポンドに上ります。様々な種類の瀝青質頁岩は、鉄製の蒸留器で低温の赤熱蒸留され、揮発分から、すでに述べたように、燃焼油、潤滑油、溶剤、鉱物油などの貴重な製品が分離されます。[54ページ]石油、ろうそく用のパラフィンワックス、そしてアンモニア。使用されている頁岩には多くの鉱物質が含まれており、炭素は平均約20%、水素は3%、窒素は0.7%、灰は約67%ですが、これらは石炭製品であると言っても過言ではありません。採掘された頁岩は、石炭とほぼ同じ年代、すなわち石炭紀のものです。スコットランドの企業は年間約200万トンの頁岩を蒸留しており、そこから約6000万ガロンの原油が生産され、1万人以上の雇用を生み出しています。

本書では、分解蒸留生成物の化学的性質について、一般読者にこれらの生成物の利用に関する最近の知見をある程度ご理解いただくために必要な範囲で、これ以上詳しく説明するものではありません。しかしながら、この原料から得られるより重要な原料の名称については、後ほど改めて触れる機会がありますので、その前にいくつかの予備的な説明をしておく必要があります。まず、石炭（炭素質頁岩や褐炭を含む）を密閉容器で加熱すると、ガス、タール、コークス、そして水様液体が生じるという事実から始めたいと思います。これらの生成物がどのように生成されるのかを明確に理解する必要があります。

広く信じられている考え方は、[55ページ]石炭から抽出され工業用途に利用される物質は鉱物自体に存在し、化学者の技術は様々な方法でこれらの物質を分離してきたという主張は、直ちに否定されなければならない。確かにほとんどの石炭には少量の水とある程度のガスが含まれているが、これらはガスと水様液体の総収量と比較すれば全く取るに足らない量である。タールについても同様である。一部の瀝青質鉱物では、適切な溶剤を用いることで少量のタール状物質を溶解できる可能性があるが、主にガス製造に用いられる石炭には、タールは痕跡として存在せず、ましてや石炭にコークスが含まれているとは言えない。これらの生成物はすべて、熱の影響下での石炭の化学分解によって生成され、蒸留温度を変化させることで、その性質と量を一定の範囲内で変化させることができる。

石炭そのものに関してこの原理を一度理解すれば、それを石炭の分解蒸留生成物に拡張するのは容易です。例えば、タールは様々な物質の複雑な混合物であり、その中で炭化水素、すなわち炭素と水素の化合物が大部分を占めています。コールタールの様々な成分は、以下のプロセスによって分離することができます。[56ページ]その後、このようにして単離された化合物のうち、工業用途に直接利用できるものはごくわずかですが、大部分は着色料や医薬品などの他の製品の製造原料としてのみ利用されます。これらの着色料やその他の完成品は、タール中に石炭が存在しないのと同様に、タール中に存在しません。これらはタール中に含まれる炭化水素などから化学反応によって生成され、蒸気機関とその金属部品の主原料である鉄鉱石との関係とほぼ同じ関係にあります。技術者の機械工学的技能によって、鉱石から抽出され化学反応によって鋼鉄に変換された原料鉄からエンジンを組み立てることができるように、化学者の技能によって、石炭から化学分解によって得られるタールから得られる原料から複雑な着色料などを作り出すことができるのです。

石炭から分解蒸留によって得られる照明用ガスは、主に水素と気体炭化水素から構成され、後者の中で最も豊富なのは湿地ガスです。また、常温で気体となる炭素の酸化物である一酸化炭素と二酸化炭素も少量含まれており、その他の不純物も含まれています。石炭ガスは燃焼されます。[57ページ]ガスは水道本管から供給されるのと同じように、現在では原料として利用されているわけではなく、タールがこのように利用されているという意味で利用されている。ガスは、ガスストーブやガスエンジン、そしていわゆる「ガス発生装置」のように燃料として使用される場合もある。これらの装置では、石炭を直接熱源として用いるのではなく、適切な炉で部分的に燃焼させ、その際に発生する可燃性ガス（主に一酸化炭素）を完全燃焼させる場所に送り込み、熱源として利用している。

これまで見てきた石炭の用途をまとめると、この鉱物は燃料、コークス製造、ガス製造、その他多くの用途で消費されていることがわかります。自然は私たちにこの力と富の源を惜しみなく与えてくれているので、私たちは資本を過度に浪費しているのではないかという懸念が自然に湧き上がります。石炭供給の問題は時折持ち上がり、その持続性について世間の関心は定期的に高まります。私たちがどれほど長い間石炭資源を枯渇させてきたのかを突き止めるのは困難です。ローマ帝国占領下でも石炭採掘が行われていたという証拠がいくつかあります。リチャード1世の治世には、ダラム教区で石炭が採掘されていたという明確な証拠があります。スコットランドで最も古い勅許状は13世紀初頭にまで遡り、[58ページ]イングランドにとって、1239年、ヘンリー3世がニューカッスルの町民に販売権を与えたことが、この大都市の始まりです。ワトソン司教は、アンダーソンの『商業史』を根拠に、石炭が燃料として導入されたのは14世紀初頭であったと述べています。当時、北方から船で運ばれてきた石炭は「海炭」と呼ばれていました。

「さあ行きなさい。そうすれば、きっと夜、石炭火の終わりに、すぐにポセットが食べられるわ。」— 『ウィンザーの陽気な女房たち』第 1 幕、第 4 場

この燃料が当初不評だったことは、エドワード1世の治世に貴族やジェントリが、公共の迷惑になるという理由でその使用に反対し、国王に苦情を申し立てたことからも明らかです。17世紀半ばまでに、主に木材の不足により、ロンドンでは石炭の使用がより一般的になっていました。そして、石炭が街の大気に及ぼした影響は、エリザベス1世の治世に出された布告から推測できます。この布告では、シャイアの騎士たちの健康を害する恐れがあるため、議会の開会中は石炭の使用を禁止していました。1649年頃、市民は悪臭を理由に再びこの燃料の使用に反対する請願を議会に提出しました。そして、16世紀初頭には「ロンドンの上品な貴婦人たちは、どの家や部屋にも入ろうとしなかった」のです。[59ページ]炭が燃やされる時代には、人々は炭火で焼いた肉や芝で作った肉を喜んで食べなかった」（ストウの年代記）。

そのため、何世紀にもわたって私たちは石炭資源に依存し、その消費量は増加の一途を辿ってきました。ハル教授の最近の推計によると、今世紀初頭から1875年まで、生産量は四半世紀ごとに倍増以上となっています。1882年から現在までにイギリスで採掘された石炭の実際の量は、年間平均約1億7000万トンで、金銭価値に換算すると年間約4500万ポンドに相当します。1860年にはイギリスで採掘された石炭の量は8000万トン強で、ハル教授は、この消費量であれば、採掘可能な石炭の供給量は1000年間は持ちこたえると推定しました。その後、利用可能な石炭の在庫は約36億5000万トン減少しましたが、同じ資料によると、この減少でさえも、総供給量に大きな影響を与えていないとのことです。したがって、石炭飢饉の可能性は、直ちに心配する必要はありません。しかし、「パンを食べてパンも手に入れる」ことはできません。遅かれ早かれ、石炭資源の継続的な枯渇は必ずやその影響を及ぼします。最初の影響は、石炭をより深く採掘する必要が生じることによる価格上昇でしょう。[60ページ]しかし、我が国の石炭供給問題は、ドーバーで1,160フィートの深さで石炭が発見された（1890年2月）ことで、最近新たな様相を呈してきました。W・ウィテカー氏の言葉を引用すると、「将来の石炭供給は、主にイングランド南東部から供給されるようになるかもしれません。そしていつの日か、北部の炭田が枯渇すれば、南部の我々が、現在は採算が取れないとされている仕事を成功させる日が来るかもしれません。それは、ニューカッスルへの石炭輸送です。」

グレートブリテンおよびアイルランドの炭田は、概算で11,860平方マイルの面積を占めており、これは国土面積全体の約10分の1に相当します。この地域の深さ4,000フィート（約1200メートル）までの深さに、我が国の利用可能な富の主要な鉱床が埋蔵されています。この地域の石炭の埋蔵量については、 次ページの表[2]から概算できます。

この供給量は900億トンを超え、露出した炭田と、厚さ1フィート以上の採掘可能な層を指します。しかし、これに加えて、イングランド北部および中部のペルム紀層など、石炭紀以降の地質年代の地層の下にも、採掘可能な深度で大量の石炭が埋蔵されています。推定される石炭量を加えると、[61ページ]この供給源から、上記に示した露出炭田に含まれる石炭を合わせると、利用可能な総供給量が得られます。これは約1464億5400万トンと推定されています。これに、将来的にはイングランド南東部の地下に埋蔵されている石炭も加えなければならないかもしれません。

炭田の— 4,000 フィートを超えない深さまでの石炭の量（百万
トン単位
）。
南ウェールズ 32,456
ディーンの森 265
ブリストル 4,219
ウォリックシャー 459
南スタッフォードシャー、シュロップシャー、ワイアの森、クリーヒルズ 1,906
レスターシャー 837
北ウェールズ 2,005
アングルシー島 5
北スタッフォードシャー 3,825
ランカシャーとチェシャー 5,546
ヨークシャー、ダービーシャー、ノーサンバーランド 18,172
ブラックバートン 71
ノーサンバーランドとダラム 10,037
カンバーランド 405
スコットランド 9,844
アイルランド 156
毎年生産される1億7000万トンの石炭のうち、私たちが利用するのは500万トンから600万トンというごく一部に過ぎないことを心に留めておくことが重要です。[62ページ]ガス製造に使われるのは全体の33パーセントです。最も多く使われているのは鉄の製錬で、約15パーセントが輸出されています。残りは工場、住宅、交通機関、そして小規模産業で消費されています。

近年の電気の工業的応用における飛躍的な進歩により、照明剤としての石炭ガスはいずれ取って代わられ、タールの供給も減少するだろうという見方が広まっている。しかしながら、これまでのところ、電気照明の導入はガス消費量に目立った影響を与えておらず、たとえ一般の電気照明の時代が到来したとしても、ガスエンジンの燃料としてのガス需要は増加するだろう。さらに、暖房や調理用途でのガスの使用も増加し続けると予想される。また、ガス工場で生産されるタールの量は、現在、染料製造業者の実際の需要を上回っており、この副産物の多くは燃料として燃やされているため、ガス製造が[63ページ]たとえ大幅な損失が生じたとしても、タール製品の現在の消費量では、依然として需要を満たすのに十分なタールが残るでしょう。また、タール、コークス、アンモニア液の価値は、原料である石炭の価格と比較して非常に高いため、ガスと電気の競争が実際に起こった場合、ガス価格を引き下げる余地が十分にあります。そうなれば、単に二つの光源の争いではなく、電気とガス、そしてタールとアンモニアのどちらを選ぶかという問題になるでしょう。

電気技師が急速に進歩する一方で、化学者もまた進歩を続け、毎年新たなタール製品の発見や、以前はほとんど価値がなかった、あるいは全く価値がなかった成分の利用が進んでいます。したがって、発電と配電のコストが下がれば、一方でコールタールの価値は上昇し続ける可能性が高く、最終的にどちらが勝利するかを予測するのは早計でしょう。しかし、たとえ電気が勝利したとしても、副産物を得るために坑口で石炭を蒸留する価値はあります。さらに、コークス炉から出るタールという頼りになる資源があります。これは、石炭ガスが使用される以前から、賢明なるランダフ司教が私たちに軽視してはならないと助言していた資源です。

[64ページ]

第2章
石炭の分解蒸留によって得られる生成物の性質は、蒸留温度、石炭の古さ、あるいは炭化度合いによって異なります。木材の乾留によって得られる水様液は酸性で、酢酸などを含みます。酢酸もこの方法で作られることもあり、その起源から「木酢液」と呼ばれることもあります。木材が古ければ古いほど、石炭への転化度合いが高まり、含まれる酸素量が少なくなるほど、水様液はアルカリ性になります。したがって、ガス液は明らかにアルカリ性で、他の揮発性塩基に加えて、かなりの量のアンモニアを含みます。アンモニアの用途は多岐にわたり、現在、この貴重な物質のほぼ全量がガス液に由来しています。この液にアンモニアが含まれている理由は、この化合物がガスであることが分かっているからです。[65ページ]窒素と水素で構成されています。石炭には1～2%の窒素が含まれていることは既に説明しましたが、蒸留の過程でこの窒素の約5分の1がアンモニアに変換され、残りは部分的に他の塩基に変換されます。一方、少量はコークスに残ります。

古代の化学者たちが「揮発性アルカリ」と呼んでいたアンモニアとその塩は薬学において重要な役割を担っていますが、この化合物の主な用途は植物の成長に必要な窒素を供給することです。植物は何らかの形で窒素を必要としますが、遊離状態にある大気から直接窒素を吸収することはできないため、適切な窒素化合物を土壌に供給する必要があります。ある種のマメ科植物は、微生物の介入によって大気から窒素を摂取している可能性があります。微生物は遊離窒素を固定し、その根で生育する植物に窒素を供給できると考えられています。しかし、これは植物にとって間接的な窒素です。大気中には微量のアンモニアと酸性窒素酸化物が含まれており、雨や雪によって溶解して土壌に浸透します。これらが植物の窒素の天然源です。しかし、大量の作物をできるだけ早く収穫しなければならない農業では、[66ページ]追加の窒素源を供給する必要があり、これが土壌に肥料を与える目的です。

化学的に考えると、肥料とは、生育中の植物の栄養に必要な窒素およびミネラルを供給できる物質の混合物です。通常の農場堆肥や厩肥には、分解中の窒素含有有機物が含まれており、窒素はアンモニアとして放出され、混合された土壌に必要な肥料を与えます。しかし、この肥料の供給量は限られているため、農業従事者の現状のニーズを満たすには、ガスリカーや天然硝酸塩に頼らざるを得ません。アンモニアは植物の成長にとって重要ですが、ほとんどの植物はアンモニアの形で窒素を吸収するわけではありません。多くの場合、可溶性硝酸塩はアンモニア塩よりも効果的な肥料であり、土壌に供給されたアンモニアは、植物が窒素を同化する前に土壌中で硝酸塩に変換されます。アンモニアから硝酸への酸化は「硝化」と呼ばれるプロセスによって起こり、この変化は土壌中に存在する微生物の働きによるものであると信じるに足る十分な根拠があります。こうしてガス液は微小な微生物に栄養を与え、微生物はアンモニアを高等植物が利用できる形に変換します。農業の一部の分野、例えばビートの栽培は、[67ページ]砂糖製造は人工的な窒素源に大きく依存しており、その存在自体がアンモニア塩やその他の窒素肥料の供給と密接に結びついています。このように、甜菜糖の製造とガス生産のための石炭蒸留の関係は、多くの読者が想像するよりも密接です。なぜなら、天然のグアノや硝酸塩の供給は不確実であり、輸送距離が長いため輸送費も高額になる一方で、ガス液から得られる硫酸アンモニウムは常に入手可能であり、肥料として利用できるからです。

一方、アンモニアに関連する工業的価値のある製品としては、アンモニアミョウバンや苛性ソーダなどが挙げられます。苛性ソーダは大規模に製造される最も重要な化合物の一つであり、紙や石鹸の製造、その他の用途で大量に消費されています。このアルカリの塩はガラス製造にも不可欠です。近年、アンモニアを使用する苛性ソーダ製造方法が導入され、この方法は従来のアルカリ製造方法に匹敵する強力な手段となっています。そのため、紙、石鹸、ガラスといった不可欠な製品は現在、ある程度ガス液体に依存していると言えるでしょう。[68ページ]やがて石炭ガスの製造とさらに密接に関係するようになる可能性があります。

しかし、石炭に含まれるわずかな窒素の実際の価値を一般読者に理解してもらうためには、定量的な説明をしなければなりません。例えば、石炭 1 トンから約 30 ポンドの粗硫酸塩を供給するのに十分なアンモニアが得られると推定されています。この塩の現在の価値は、1 トンあたり約 12 ポンドです。したがって、ガス製造のために毎年蒸留される 1,000 万トンの石炭から得られるアンモニアは 133,929 トンとなり、アンモニアのすべてをこの形で販売すると仮定すると、金銭価値で 1,607,148 ポンドに相当します。これに、頁岩の蒸留とコークス用石炭の乾留で得られるアンモニアを加えると、前者は年間約 22,000 トン、後者は年間約 2,500 トンのアンモニアを供給します。石炭紀から私たちに残された窒素の遺産はわずかですが、それが私たちの産業資源に毎年相当な追加をもたらすことがわかります。

石炭の蒸留から得られる3つの生成物、すなわちガス、アンモニア液、コークスについて説明が終わったので、次にタールについて考えてみましょう。ガス製造の初期には、この黒くて粘性のある不快な物質は、あらゆる意味で廃棄物でした。用途が見つからず、燃やされたり、あるいは廃棄されたりしていました。[69ページ]他の方法で処分された。ガス製造業者が、増え続けるタールの蓄積を処分できるほどのタールの需要は存在しなかった。木タールは以前、木工や金属細工用の安価な塗料として使われており、コールタールを同じ目的に使うというのはごく自然な考えだった。タールを開放鍋で煮詰めて揮発性の高い部分を取り除くと、タールの品質が向上することがわかった。しかし、この無駄は、火災の危険性は言うまでもなく、1815年にアカムが行った提案によって抑制された。アカムは、タールを開放鍋ではなく蒸留器で煮詰めれば、揮発性の部分を凝縮して集めることができ、こうして油が得られ、ワニス製造業者がテレビン油の代わりとして使用できることを示しました。数年後の1822年、タールの蒸留はリースで博士らによって行われた。ロングスタッフとダルストンの共同事業で、グラスゴーのマッキントッシュがインドゴムを溶解して防水布を製造する際に「スピリット」を使用していた。この布は今日まで元の製造業者の名を冠している。蒸留器に残った残留物はランプの黒色として焼却された。当時のタールにはほとんど価値がなかったため、ロングスタッフ博士によると、ガス会社は自費で撤去することを条件にタールを提供したという。また、1834年にはマンチェスター近郊でタールの大規模な蒸留が行われていたようで、「スピリット」は[70ページ] 残留ピッチを溶解して黒色ワニスを作るために使用されます。

しかし、ガス生産量は前述の目的のためのタール需要を上回るペースで増加を続け、1838年になってようやく新たな産業分野が誕生し、この物質の蒸留が取るに足らないものから重要な製造業へと転換しました。同年、ベセル社は石炭タールから抽出した重質油を木材に含浸させることで木材を保護する特許を取得しました。この目的でのタールの使用は、前世紀末にルボン社によって提案されており、この国では1836年にフランツ・モル社にタール製品のこの用途に関する特許が付与されていました。しかし、ベセル社の方法は、ブレアンとバート社によって導入された装置の大幅な改良によって実用化されました。バート社は、現在もバート社、ボルトン社、ヘイウッド社によって大規模に継承されている産業の礎を築いた功績を残しました。木材の「酸洗」または「クレオソート処理」は、鉄製の円筒形ボイラーで行われます。このボイラーに木材を投入し、シリンダーを閉じて空気を排出することで、木材の細孔に含まれていた空気を排出します。次に、軽く温められたクレオソート油をボイラーに流し込み、木材の細孔に浸透させます。クレオソート油は、木材の細孔を完全に飽和させます。[71ページ]その後、シリンダー内に空気を送り込み、8 ～ 10 気圧の圧力下で数時間木材を油の中に放置することで確実に防ぎます。

地中に埋められた木材や水中に沈められた木材はすべて、腐敗を防ぐためにこの防腐剤クレオソートに浸されています。タール製品のこの用途は、産業の一分野としてのタール蒸留に、その始まりから計り知れない影響を与えてきたことは明らかです。鉄道が敷設されている何マイルにも及ぶ木製の枕木や、末端が地中に埋設された木製の柱で全国に運ばれる電信線網を考えてみてください。また、木材の使用を必要とする多くの水中作業を考えてみてください。そうすれば、ブレアン法の導入によって生み出された重質コールタール油の需要がいかに高かったかが分かるでしょう。前述の処理法では、1立方フィートの木材が約1ガロンの油を吸収し、現在、タール油の圧倒的な消費量はこの方法で行われています。木材酸洗の初期には、蒸留によって最初に得られるタールの軽質油は、クレオソート処理には揮発性が高すぎるため、木材防腐剤として使用される以前のタール自体とほぼ同じ工業的地位にありました。軽質油は、防水材やニスの溶剤として限定的に使用されていました。[72ページ]タール蒸留器でナフサを作り、その一定量を特別に作られたランプで石炭タールナフサとして燃やした。これは故リード・ホリデイ（ハダーズフィールド出身）の発明で、彼の最初の特許は 1848 年に取得されている（図 4を参照）。この時まで、化学者はこのナフサに何が含まれているのかを解明していなかったことを忘れてはならない。しかし、科学はすぐにタール蒸留器によって供給された物質に手を伸ばし、ナフサは科学的研究者にその隠された宝の秘密を明らかにした最初の製品の一つとなった。この時期から科学と産業は不可分に結びつき、化学者の研究は石炭タール製品の技術開発と手を取り合って進められた。

[73ページ]

図4.軽質コールタール油を燃焼させるホリデイランプの模式図。油はタンクcに収められており、コックを開くとパイプを伝ってバーナーaに流れ込む。バーナーの下には小さなカップがあり、その中で油の一部が燃焼し続ける。この炎の熱によって油はパイプを流れながら揮発し、発生した蒸気はバーナーの噴流から噴出し、そこで点火される。バーナーとカップは、下図のaに拡大して示されている。

1825年、マイケル・ファラデーは「オイルガス」、つまり油性物質の分解蒸留で得られる照明用ガスの凝縮で生成された油中に炭化水素を発見しました。この炭化水素は著名な発見者によって分析され、その結果に基づいて「水素の重炭酸塩」と名付けられました。1834年には、ミッチャーリッヒが安息香酸と石灰を加熱して同じ炭化水素を得、ペリゴットが安息香酸カルシウムの乾留によって同じ炭化水素を得ました。このため、ミッチャーリッヒはこの化合物を「ベンジン」と名付け、リービッヒはこの名前を「ベンゾール」に変更しました。この国では現在、この炭化水素はベンゼンとして知られています。ファラデーの発見から20年後、すなわち1834年、この炭化水素は「ベンゼン」として分類されました。 1845年、ホフマンはコールタールから得られる軽質油にベンゼンが含まれていることを証明し、1848年にはホフマンの弟子であるマンスフィールドが、分留によってこれらの軽質油から相当量のこの炭化水素を単離しました。これらの研究が行われた当時、ベンゼンの需要はそれほど高くありませんでしたが、ホフマンとマンスフィールドの研究によってベンゼンの大量生産への道が開かれ、数年後には我が国のW・H・パーキンが最初のコールタール色素を発見しました。

影響を追跡することは常に興味深い[74ページ]科学的発見は産業の様々な分野に多大な影響を与えた。石炭タールからベンゼンが得られることが判明するとすぐに、この炭化水素のニトロ誘導体、すなわちベンゼンに硝酸を作用させて得られる油状の化合物が、「ミルバンエッセンス」という名前でビターアーモンドオイルの代替品として導入された。ニトロベンゼンはビターアーモンドオイルに似た匂いがあり、ビターアーモンドオイルを安価な代替品で代替できる場合には、石鹸の香り付けなど、特定の用途に現在でも使用されている。石炭タールからのベンゼンの単離はニトロベンゼンの製造に弾みをつけたが、ニトロベンゼンは「ミルバンエッセンス」としての非常に限られた用途以外には用途がなく、この化合物の生産量は当時、化学産業の重要な部門として位置付けられるにはあまりにも微々たるものであった。

1856年は、コールタール製品利用の歴史において、パーキンの名が永遠に結びつくであろう画期的な年でした。キニーネの人工生産を目的としたいくつかの実験の過程で、この研究者はアニリンと呼ばれる塩基に対する酸化剤の作用を試すことになり、こうして紫色の色素を得ました。これはコールタールから得られる最初の染料であり、1858年に特許を取得し、商業化されました。[75ページ]モーブの名。アニリンの歴史を簡単に概観すると、パーキンの発見が石炭タール由来の軽質油に新たな価値をもたらし、ニトロベンゼン製造を重要な産業分野へと押し上げたことがわかるだろう。

パーキンの実験の30年前、オランダの化学者ウンフェルドルベンは、インディゴを蒸留して美しい結晶の塩を形成する性質を持つ液体塩基を得ており（1826年）、この塩基を「クリスタリン」と名付けました。1834年、ルンゲはコールタール中に同じ塩基を発見しましたが、当時はその正体はわからず、漂白剤を作用させると青みがかった色になることから「キヤノール」と名付けました。また1840年、フリッチェはインディゴに苛性アルカリを作用させて得た生成物を蒸留して同じ塩基を作り、インディゴのスペイン語名「anīl」にちなんでアニリンと名付けました。これは、現在この塩基が知られているネイティブ・インディアンの言葉に由来しています。ニトロベンゼンの還元によってアニリンが得られることは、1842年にジニンによって示されました。彼は硫化アンモニウムを用いてニトロベンゼンを還元し、得られた塩基を「ベンジダム」と名付けました。翌年、ホフマンはクリスタリン、キアノール、アニリン、ベンジダムがすべて同一の塩基であることを示しました。こうして、モーブの発見によって、[76ページ]アニリンの需要が急増する中、1826年のウンフェルドルベンから1843年のホフマンに至るまで、化学者たちの努力によって製造への道が開かれました。ルンゲはコールタール中にアニリンを発見しましたが、これは現在の供給源ではありません。なぜなら、その量は抽出するほどの価値がないほど微量だったからです。生成したタールにはごく微量のアニリンしか含まれていません。この塩基が大量に必要になった頃から、ベンゼンをニトロ化し、さらにニトロベンゼンを還元することによって製造する必要がありました。

木材酸洗産業では受け入れられなかったタール蒸留の軽質油が、アニリン製造のためのベンゼン源として技術者の新たな関心を集め、今や注目を集めるようになった。この製造業の始まりは、蒸気機関車の導入と同様に、悲惨な悲劇と結びついている。マンスフィールドは、石炭タールの軽質油からベンゼンなどの炭化水素を分離する方法を初めて製造業者に示し、この目的のために、現在大規模に使用されているものと原理的に類似した装置（図5参照）を考案したが、事故に遭い、死亡した。1856年2月、ホルボーンのある家の2階で、この先駆者は実験を続けていたところ、蒸留器の内容物が沸騰して火事になった。消火に努めた彼は、[77ページ]致命傷を負った。純粋科学と同様に応用科学にも殉教者がおり、マンスフィールドもその一人に数えられるべきである。

図5. —マンスフィールドの蒸留器。Rは加熱バーナー、Aは内容物を排出するためのコックiを備えた蒸留器本体。Bは熱湯またはその他の液体を入れた水槽Cに保持された蒸留器ヘッド。Aの液体の沸騰によって発生した蒸気は、Bで部分的に凝縮し、そこから高沸点の部分が蒸留器内に戻る。凝縮されなかった蒸気は、水流によって冷却された凝縮ウォームDに流れ込み、そこから受器Sに流れ込む。側管のmを開くことで、送出管で凝縮した高沸点の油を蒸留器内に戻すことができる。

タール蒸留の作業は想像できる限りではロマンチックとは程遠いプロセスですが、この産業のその後の発展を正しく理解するためには、まず簡単に説明する必要があります。[78ページ]タールは多くの異なる物質の複雑な混合物であることは既に説明した。これらの様々な化合物は、ある特定の温度で沸騰する。これは、化合物の沸点が固有の性質だからである。異なる温度で沸騰する物質の混合物を適切な容器で加熱すると、大まかに言って、化合物は沸点の順に蒸留される。このプロセスによる分離は絶対的なものではない。なぜなら、ある温度で沸騰する化合物は、より高温で沸騰する他の化合物の蒸気を一緒に蒸留する傾向があるからである。しかし、実用上は、低沸点の化合物が最初に蒸留され、次に高沸点の化合物、そして最後に最も高沸点の化合物が蒸留されるという一般的な傾向を考えれば十分であろう。これがタール蒸留器で利用される原理である。タール蒸留器は、蒸留器の頭部を備えた大きな鉄鍋で、そこから蒸気が蒸留され、水を入れた容器の中で冷却された鉄管のコイルに噴出される（図6参照）。蒸留器は下から火で加熱され、鉄のコイルで凝縮した様々な成分は、タールの様々な成分が出てくるたびに容器に受け取られます。このプロセスは、化学者が粗分留と呼ぶものです。最初の成分は常温で液体で、残りの成分は[79ページ]凝縮器内の水は冷たく保たれ、沸点が上昇すると、冷却時に固化する炭化水素を含む留分が作られます。凝縮器内の水は、コイルの詰まりを防ぐために温められます。プロセスの最初から最後まで、これらのコールタール留分の一つ一つには、それぞれに物語があります。この方法で分離されたタールの主要成分はすべて、化学によって有用な製品に変換されているのです。

図6. — アーチ底のタール蒸留器の断面図。炉はiに位置し、高温のガスは橋kを渡りgを通って煙道h、hへと流れ込む。cのパイプは蒸留器にタールを供給するためのもので、aは凝縮器に接続された出口パイプ、bは 蒸留器の清掃用のマンホールである。凝縮器とピッチ抜き出し用の底パイプは、煩雑さを避けるため省略されている。

[80ページ]現在では、タールが静かに沸騰し始める時点、すなわちタールと不可避的に絡み合っている少量の水っぽい液体が留出する時点から、4つの異なる留分を採取するのが通例です。この時点までに蒸留器内の温度は約110℃になります。この温度まで留出する少量の留分は、タール蒸留者が「初留分」と呼ぶものです。110℃から210℃では、「軽質油」と呼ばれる透明な可燃性液体が留出します。これに続いて、ナフタレンと呼ばれる固体の結晶性炭化水素が分離するため、冷却すると固化する傾向のある留分が続きます。この最後の留分は、210℃から240℃の間で沸騰し、「石炭酸油」と呼ばれます。これは、ナフタレンに加えて、タール中に存在する石炭酸の主要部分を含んでいるためです。 240℃から270℃にかけて、凝縮コイル内でほとんど固化しない別の留分が蒸留されます。これは「重質油」または「クレオソート油」として知られています。270℃から蒸留終了まで、粘稠な留分が蒸留されます。これは別の成分の分離により、冷却時に固化する傾向があります。[81ページ]アントラセンとして知られる結晶性炭化水素で、この最後の留分は「アントラセン油」と呼ばれます。後者が収集されると、蒸留器内に残るのはピッチと呼ばれる黒色の粘性物質です。ピッチは、アントラセン油を多かれ少なかれ混ぜて残すか、後で以前の蒸留からの重質油と混合することにより、任意の濃度で得られます。タール蒸留器で行われるプロセスにより、タールは次のように分離されます。(1) 初留分、110℃まで。(2) 軽質油、110℃から210℃。(3) 石炭酸油、210℃から240℃。(4) クレオソート油、240℃から270℃。(5) アントラセン油、270℃からピッチ。(6) 蒸留器内に残ったピッチ。

コールタールは様々な化合物の複雑な混合物であることは既に述べたとおりです。ガス、アンモニア液、タールなど、石炭の分解蒸留によって生成されることが知られている化合物は、すでに150種類近くに上ります。タールに含まれる物質のうち、約12種類が製造業者の原料として利用されており、これらは前述の留分に含まれています。最初の留分と軽油には、一連の重要な炭化水素が含まれており、そのうち最初の3つは化学者にはベンゼン、トルエン、キシレンとして知られており、キシレンは3つの異なる形態で存在します。[82ページ]石炭酸油からは石炭酸とナフタレンが得られ、アントラセン油からは、その留分の名前の由来となった炭化水素が得られます。ここで扱う化合物はわずか6種類ですが、今のところはこれらに絞って考えれば、化学がこれらの原料にどのような影響を与えてきたかについて、大まかな概要を把握できるでしょう。これらの原料を単離するために用いられる過程で分離される生成物にも用途があり、それについては後ほど触れます。

ベンゼン系の炭化水素が分離される初留分と軽質油から始めるにあたり、タール蒸留装置でこれらの留分がどのような処理を受けるのかを知っておく必要があります。軽質油はまず、タール蒸留器に似た鉄製の蒸留器で蒸留され、最初に出てきた部分は、初留分中の水によって持ち込まれた油性留分に加えられます。この最後の留分における油と水の分離は容易です。なぜなら、炭化水素は水の上に明確な層として浮かび、水と混ざらないからです。したがって、この段階で検討すべき生成物は4つあります。1つ目は初留分からの油、2つ目は軽質油の最初の部分、3つ目は軽質油の残りの部分、そして4つ目は蒸留器内の残留物です。1つ目は2つ目は混合され、3つ目は…[83ページ]アルカリと酸で交互に洗浄し、酸性および塩基性不純物を除去した後、第一および第二の製品と混合します。これで製品全体が次の工程に使用できます。蒸留器内に残った軽質油の最後の部分は、ベンゼン炭化水素の供給源としては役に立たず、後のタール留分に含まれる重質油に使用されます。

ここまでの精製プロセスは、分留と化学洗浄を組み合わせたものです。実際、これらのオイルに適用されるすべての精製プロセスは、本質的に同じ性質を持っています。分留の原理は、ここでの目的を十分に理解するには既に説明済みです。液体の洗浄プロセスは、初心者には不可解に思えるかもしれませんが、原理的には非常に単純です。ボトルに水を入れ、次に水と混ざらない液体（例えばパラフィンオイル）を加えると、2つの液体は明確な層を形成し、一方がもう一方の上に浮かびます。ボトルを振って中身を混ぜると、最初は2つの液体は均質な混合物になりますが、しばらく放置すると再び2つの層に分離します。パラフィンオイルに、アルコールのようにオイルには溶けるが水にはより溶けやすい物質が含まれている場合、上記の操作によってアルコールを洗浄する必要があります。[84ページ]油から水またはアルコールを分離し、攪拌後に液体が層に分離すると、水層にアルコールが含まれる。油または水のいずれかを抜き取ることで、アルコールを含まない前者が得られる。つまり、「洗浄」されたことになる。この操作は、コールタール油の製造業者がコールタール油を大規模に製造する際にまさに行っている操作である。これらの油には、酸性でアルカリに溶解する不純物もあれば、塩基性で酸に溶解する不純物もある。そこで、油は適切な攪拌機を備えた容器で苛性ソーダ水溶液を用いて攪拌され、層に分離した後、酸性不純物を含むアルカリ溶液が抜き取られる。次に、同様に水で油を洗浄して残留するアルカリを除去し、次に硫酸または硫酸などの酸で洗浄することで、除去したい塩基性不純物やベンゼン系以外の炭化水素を溶解する。最後に水で洗浄することで、油に残留している可能性のある酸を除去する。

ベンゼン炭化水素を含む全生成物は、上記のような一連の洗浄操作を経て、さらに完全な分留工程によって成分に分離される。この最終的な分離は、[85ページ] 構造はやや複雑だが、原理は単純である。これは、マンスフィールドが初期の実験で用いた装置を大規模に発展させたものである。構造の詳細は本題の扱いには本質的ではないが、沸騰炭化水素の蒸気は直立した塔を通って上昇し、その中で高沸点化合物はまず凝縮して蒸留器に戻る。一方、低沸点化合物は塔内で凝縮せず、別の凝縮器に送られ、そこで液化して集められる、と述べれば十分だろう。しかし、この精留を行っても完全な分離は得られない。炭化水素は製造目的には十分な純度ではあるものの、化学的観点からは完全に純粋ではない。したがって、最初の留分は少量のトルエンを含むベンゼンから成り、次に多量のトルエンを含む混合物が続き、最後に少量のキシレンが混ざったより純粋なトルエンが続く。 3 種類の炭化水素の沸点はそれぞれ 81° C、111° C、140° C ですが、分留の性質上、ある沸点の化合物は常に一定量のより高い沸点の化合物も一緒に持ち込むため、精留塔では部分的な分離しか行われません。

[86ページ]このようにして分離された炭化水素のうち、ベンゼンとトルエンは圧倒的に重要です。キシレンの用途は現在のところ限られており、これらと、同じ系列に属する140～150℃で蒸留される高沸点の炭化水素は、「ソルベントナフサ」と呼ばれる物質を構成します。これは防水用途のゴムを溶解するために使用されるためです。蒸留器に残るさらに高沸点の炭化水素は、ランプの燃焼用ナフサとして使用されます。特定の着色剤の製造など、より高純度のベンゼンが必要な場合、この炭化水素を含む留分を精留塔で再度蒸留することで、トルエンの大部分を分離することができます。最後に、精留された炭化水素を氷と塩の混合物の中で冷却処理することにより、純粋なベンゼンを得ることができます。その際、ベンゼンは白色の結晶固体に固まりますが、トルエンは固まらず、約 5 ° C で液化するベンゼン結晶から排出することができます。

タールに含まれる軽質油に関して、技術者が提示した説明は非常に正確である。ベンゼン、トルエン、溶剤ナフサ、燃焼ナフサがタールから分離されることはすでに分かっている。アルカリ性および酸性洗浄液でさえ、含まれる生成物を放出させることができる。[87ページ]なぜなら、これらのうち最初のものは一定量の石炭酸を含み、その酸はピリジンと呼ばれる強い臭いのする塩基を含んでいるからです。ピリジンは現在大きな需要はありませんが、将来的には重要になるかもしれません。タール中のベンゼンの実際の含有量は重量比で1%強、トルエンはそれよりやや少ないです。ナフサは約35%含まれています。

さて、ベンゼンとトルエンが製造化学者の手によってどのような変化を受けるか、いくつか考えてみましょう。ベンゼンからアニリンを生成する方法は、この炭化水素に硝酸を作用させ、次いでニトロベンゼンを還元する方法については既に述べました。この目的のために、ニトロベンゼンを鉄粉と少量の塩酸（塩酸）で加熱し、蒸留器に蒸気を吹き込むことでアニリンを蒸留します。同様のプロセスで、トルエンはニトロトルエンに、ニトロトルエンはトルイジンに変換されます。

現在、アニリンとトルイジンが大量に生産されていることにより、鋳鉄の廃穴を利用する道が開かれました。これらの廃穴は重い石臼で細かい粉末に粉砕され、非常に貴重な還元剤となります。これは専門用語で「鉄くず」と呼ばれます。この形でアニリン蒸留器に投入された金属鉄は、[88ページ]ニトロベンゼンの作用によって鉄酸化物に変換され、この鉄酸化物は、既に述べたように、ガス製造装置によってガスから硫黄を除去するために使用されます。鉄酸化物が使い果たされると、つまり可能な限りの硫黄を吸収すると、硫酸製造装置に送られ、硫酸の原料として燃焼されます。これは、アニリン製造の廃棄物が石炭ガスの精製に利用され、最終的に主に石炭から得られた硫黄を放出して硫酸を製造するために使用されることを意味します。硫酸は、ほぼすべての化学産業分野で消費されています。

ニトロトルエンとトルイジンはそれぞれ3つの異なる形態で存在するため、ニトロトルエンとトルイジンと呼ぶ方が正確である。しかし、これらの違いの説明は純粋に化学理論の範疇であり、今ここで詳細に述べることはできない。同じ化学組成を持つ多くの化合物が性質が異なり、「異性体」と呼ばれると述べれば十分だろう。この異性は、分子内の原子の配列順序の違いに起因すると考えられる。

家庭的な例を考えてみましょう。子供のブロック箱には、いくつかの木のブロックが入っており、それらを使って様々な構造物を組み立てることができます。すべてのブロックが[89ページ]あらゆる構造物に用いられるこの方程式は、いずれの場合もすべてのブロックを包含しなければなりませんが、それぞれの構造においてブロックの配置が異なるため、結果は異なります。ブロックは原子を表し、構造全体は分子を表します。これらの構造物はすべて最終的な構成が同じであるため、異性体となります。これは大まかな類推として役立ちますが、分子を構成する元素の異なる原子がそれぞれ異なる大きさや形をしているということを理解してはなりません。この点については、私たちはまだ深く理解していません。

さて、1856年というはるか昔、パーキンがアニリンを重クロム酸カリウムで酸化して藤色を作り始めた頃、ナタンソンはアニリンをある酸化剤で加熱すると赤い色素が生成することを観察しました。同じ事実は1858年にホフマンによって観察され、彼は四塩化炭素を酸化剤として使用しました。これらの化学者たちは、赤い色素を副産物として得ていましたが、それは少量しか生成せず、不純物とみなされていました。同じ1858年、2人のフランスの製造業者が、アニリンにクロム酸などの酸化剤を作用させて生成する赤い染料の製造の特許を取得し、こうして生成された色素は造花の染色に使用されました。そして1年後、フランスの化学者は…[90ページ]ベルガンは、最良の酸化剤は四塩化スズであることを発見しました。これは他の多くの酸化物質とともに、ルナール・フレールとフランによって特許取得され、彼らの特許の下、フランスで小規模にアニリンレッドの製造が開始されました。そして1860年、メドロックとニコルソンという二人のイギリス人化学者がほぼ同時に酸化剤を開発しました。この酸化剤は、それまで使用されていたどの物質よりもはるかに高い収率でアニリンレッドを生成し、着色料の製造に全く新しい基盤をもたらしました。メドロックとニコルソンが特許を取得した酸化剤はヒ酸であり、彼らの製法は現在でもヨーロッパの主要な着色料工場で大規模に行われています。この方法で製造される着色料は、一般にフクシンまたはマゼンタとして知られています。

ナタンソンとホフマンが抽象的な科学的研究の過程で行った偶然の観察は、4年後に重要な製造分野へと発展した。アニリンの需要が急増し、コールタールの軽質油の重要性はさらに高まった。タール蒸留所の操業もそれに応じて規模と精製度を増大させる必要があった。ニトロベンゼンと、必然的に[91ページ]硝酸の増産が必要となり、亜ヒ酸と硝酸からヒ酸を製造するという新たな製造分野が誕生しました。パーキンのモーブはアニリン製造への道を開き、マゼンタの優れた製造法の発見は、この製造分野を飛躍的に発展させました。マゼンタ製造の歴史のさらに後年には、ニトロベンゼン自体を酸化剤として使用する試みがなされ、多かれ少なかれ成功を収めました。そして、1869年にクーピエによってその方法が完成され、現在では多くの工場で使用されています。

マゼンタの商業的導入は、コールタール色素産業の歴史において画期的な出来事であり、純粋化学と化学技術の双方がこの発見によって恩恵を受けた。この色素の鮮やかな赤色は近代美学からは異論を唱えられたが、それでもこの染料は大量に生産され、ジョン・ホリデイとバーデン・アニリン・ソーダ会社がほぼ同時期に発見し、1877年に同社が特許を取得したことにより、その価値は大きく高まった。マゼンタは、現在ロザニリンとして知られる塩基の塩であるため、塩基性色素に分類される。この種の染料は、酸性色素に比べて総じて安定性が低く、用途も限られているため、前述のマゼンタの発見は、[92ページ] 非常に強い硫酸を作用させることで、色素の力を損なうことなく酸に変換できることが、染料の新たな用途を開拓し、その有用性を大きく広げました。この形態の色素は「酸性マゼンタ」と呼ばれています。

ヒ酸またはニトロベンゼンの酸化作用によってアニリンからマゼンタが生成されるという現象は、化学変化の結果であることを理解する必要があります。アニリンには色素は存在せず、ベンゼンにも色素は存在しません。無色のアニリン油が化学変化によって鮮やかなマゼンタを生み出すのと同様に、マゼンタもさらなる化学変化によって、マゼンタそのものと同様に明確な個性を持つ特定の化合物からなる、多種多様な色素を生み出すことができます。例えば、1860年、ヒ酸法が開発された頃、フランスの化学者ジラールとドゥ・レールは、ロザニリンをアニリンとアニリン塩と共に加熱処理することで、青と紫の色素が生成されることを発見しました。この発見は、マゼンタを原料とする新たな製造法の出発点となりました。新しい色素物質の製造は様々な研究者によって完成され、素晴らしい[93ページ]最終的に得られた染料は青でした。しかし、ここでも染料は塩基性であり、水に溶けないため、用途は限られていました。溶解にはアルコール浴が必要だったからです。しかし1862年、英国の技術者、故E・C・ニコルソンは、強硫酸の作用によりアニリンブルーを水またはアルカリに溶けるようにできることを発見し、この発見によって染料の価値は飛躍的に高まりました。この方法により、塩基性で難溶性のアルコールブルーは酸性ブルーに変換され、現在では大量に製造され、ニコルソンブルー、アルカリブルー、ソリュブルブルーなどの商品名で販売されています。現在では、堅牢度、染色のしやすさ、美しさにおいて、ジラールとド・レールの研究成果としてニコルソンが生み出したこの染料に匹敵する青はほとんどありません。

ロザニリンの他の変化については、まだ記録されていない。1862年、ホフマンはこの塩基（マゼンタ塩基）にメチルヨウ化物を作用させると紫色の色素が生成されることを発見し、これは数年間ホフマン・バイオレットの名で広く利用された。さらに注目すべきことに、カイザーはロザニリンに過剰量のメチルヨウ化物を長時間作用させることで、緑色の色素が生成されることを発見した。[94ページ]が設立されました。後者は1866年に特許を取得し、この染料はしばらくの間「ヨードグリーン」という名称で使用されていました。したがって、マゼンタの導入によって技術的に利益が得られたという主張は正当化されています。

付け加えると、ランカシャー産の石炭1トンから得られるタールからは、半ポンド強のマゼンタを作るのに十分な量のアニリンが得られます。この量のアニリンで375平方ヤードの白いフランネルを真っ赤に染めることができ、メチル化によってホフマンバイオレットに変換すれば、このフランネルの面積の2倍を濃いバイオレットに染めるのに十分な量になります。また、ヒ酸法によるマゼンタの生成過程では、製造業者が利用する少量の他の色素も生成されます。これらの副産物の中には、ニコルソンによって単離され、1862年にホフマンによって研究された塩基性のオレンジ色の染料があります。この色素は「ホスフィン」という名前で、現在でも特に皮革の染色に使用されています。マゼンタの製造に使用されたヒ酸も、今でもその用途があります。このヒ酸の還元から得られるヒ酸は、精製によってマゼンタを除去した後に、石灰塩の形で得られるのが一般的です。[95ページ]粗生成物が使用されるプロセス。ヒ素廃棄物から亜ヒ酸を回収し、硝酸の作用で再びヒ素酸に変換することができます。ごく最近、アメリカではヒ素残留物が農作物に害を及ぼす害虫を駆除するための殺虫剤としてかなりの成功を収めています。

コールタール製品のこうした技術開発と並行して、科学化学者も研究を続けていた。科学が商業化にもたらした化合物は、アニリンが実験室の珍品とみなされ、マゼンタがごく少数の化学者によってしか見出されていなかった初期には、研究者が途方もない量で材料を入手できる規模で作られた。

現代の化学者が解決しようとする根本的な問題は、まず第一に化合物の構成、すなわち分子を構成する様々な元素の原子の数であり、次にこれらの原子が分子内でどのように結合しているかである。先ほどの例えに戻ると、まず最初に、その構造を構成する異なるブロックの数を明らかにし、次に、それらのブロックがどのように配置されているかを突き止める必要がある。これができれば、分子の「構成」または「構造」がわかると言われ、そして、[96ページ]多くの場合、これが分かっていれば、適切な方法で異なる原子群を組み合わせることで、化合物を構築または合成することができます。コールタール産業は、このような化学合成の成功例に溢れており、その成果のいくつかは、本稿の残りの部分で明らかにされるでしょう。

マゼンタの化学的研究は、コールタール色素産業の科学的発展と切っても切れない関係にあるホフマンによって始められました。1862年、彼はマゼンタが塩基の塩であることを示し、これを単離・分析し、ロザニリンと名付けました。彼はこの塩基の組成と、既に述べた方法によってそこから得られる紫と青の色素の組成を解明しました。1864年には、マゼンタは 純粋なアニリンの酸化によって生成されるのではなく、アニリンとトルイジンの混合物が不可欠であるという興味深い発見をしました。実際、製造業者が使用していたアニリン油は当初からアニリンとトルイジンの混合物で構成されており、現在では「赤用のアニリン」はベンゼンとトルエンの混合物をニトロ化し、ニトロ化合物を還元することによって作られています。

この研究からホフマンのロザニリンの「構成」に関する示唆が自然に生まれ、新しい実りある研究が生まれました。[97ページ]開拓が始まりました。数多くの著名な化学者がこの研究を進めましたが、彼らの研究の詳細は、化学者にとって非常に興味深いものでしたが、本書では取り上げることができません。長い一連の研究に最終的な仕上げを施したのは、1878年に2人のドイツ人化学者、エミール・フィッシャーとオットー・フィッシャーです。彼らはロザニリンから炭化水素、つまり色素の元となる親炭化水素を得ることで、ロザニリンの構造を証明しました。フィッシャー夫妻のこの純粋に科学的な発見は、マゼンタの化学に多大な光明をもたらし、マゼンタに関連する多くの色素を、親炭化水素を中心とする一つのグループに分類することを可能にしたのです。ちなみに、この炭化水素はメタン、つまり沼地ガスの誘導体であるため、トリフェニルメタンとして知られています。ロザニリンから得られる青と紫はこのグループに属し、フィッシャー夫妻の発見以前に製造されていた他の色素も同様です。アニリンの利用の歴史を語るには、アニリンから得られるこれらの他の色素について知っておく必要があります。

ホフマンはロザニリンのメチル化によって紫色の色素を得たと説明されている。ロザニリンは[98ページ] アニリンとトルイジンの混合物の酸化反応では、これらの塩基をまずメチル化し、次に酸化すれば紫色の染料が生成されるというのは当然のことでしょう。フランスの化学者ラウトは 1861 年にこの方法で初めて紫色の色素を得ました。1866 年にこの紫色の染料はフランスのポワリエによって製造され、現在でも大量に製造されており、「メチルバイオレット」の名で知られています。この色素と、1868 年に発見されたより青い誘導体は、主に製造コストが安かったため、徐々にホフマンバイオレットに取って代わりました。このようにして、色素源としてのメチル化アニリンが紹介されましたが、この化合物はコールタール産業でさまざまな用途に使用されているため、その技術について少し説明する必要があります。

アニリン、トルイジン、および類似の塩基はヨウ化メチルの作用によってメチル化できますが、ヨウ素のコストが高すぎるため、この方法を製造業者が採用するのは困難です。しかし、塩化メチルは同様に有効であり、この化合物は沸点が非常に低い（-23℃）液体で、別の産業、すなわち甜菜糖製造の廃棄物から大規模に製造されています。異なる産業が化学技術によってどのように相互作用し、作用し合っているかを見るのは興味深いことです。したがって、既に説明したように、甜菜の栽培は主に…に依存しています。[99ページ]ガス液からのアンモニアの供給。甜菜糖の精製過程において、結晶化しない大量の糖蜜が分離され、これを発酵させてアルコールを製造する。アルコールを蒸留すると、カリウム塩や窒素化合物などを含む廃液が残る。この廃液は「蒸留残渣」と呼ばれ、カリを回収するために蒸発させ、燃焼させる。燃焼の過程で、アンモニア、タール、ガス、その他の揮発性物質が発生する。揮発性物質の中には、アンモニアの誘導体であるトリメチルアミンと呼ばれる塩基がある。トリメチルアミンと塩酸を加熱することで生成される塩は、圧力によって凝縮できるガス状の塩化メチルを発生する。

ここに、非常に美しい化学的循環のサイクルが見られます。石炭植物の窒素は、長年地中に蓄えられ、アンモニアの形で成長中のビートの作物に還元されます。この窒素は、進行中の化学生理学的プロセスによってビートの組成に取り込まれ、植物から除去され、（これも植物の組成に取り込まれた）カリの存在下で分解点まで加熱された窒素化合物は、部分的に塩基の形で窒素を返し、そこからメチル化が行われます。[100ページ]塩化物が得られる。この塩化物を用いて、コールタールから間接的に得られるアニリンをメチル化する。この目的での「蒸留残渣」の利用は、1878年にパリのカミーユ・ヴァンサンによって知られるようになった。

アニリンのメチル化は、明らかに前述の方法ではビート糖残渣が利用できる場合にのみ実施できる。より一般的に用いられ、産業に新たな分野をもたらす興味深い別の方法がある。実際、同じ結果は、乾燥したアニリン塩酸塩、すなわちアニリンの塩酸塩をメチルアルコールまたはウッドスピリットとともに、強力な金属ボイラーで高圧下で加熱することによっても得られる。これはほとんどの工場で行われている方法であり、純粋なメチルアルコールを使用する。これは、コールタール色素製造業者の要求を満たすために生まれた製造分野である[4] 。このアルコールまたはウッドスピリットは、木材の分解蒸留によって得られ、一連の操作によって精製されるが、これらの操作についてはここでは触れない。製造業者が得ることを目的とするアニリンのメチル化生成物は、ジメチルアニリンと呼ばれる油状の液体であることに留意する必要がある。[101ページ]化学変換によって得られるジエチルアニリンは、その由来となるアニリンとは全く異なる性質を持っています。同様の操作でエチルアルコール、または蒸留酒を用いることでジエチルアニリンを得ることができ、また、同様の条件下で乾燥アニリン塩酸塩とアニリンを加熱することで、ジフェニルアミンと呼ばれる結晶性塩基も得られます。

さて、これらの生成物、すなわちジメチルアニリン、ジエチルアニリン、ジフェニルアミンはアニリンから誘導され、いずれも着色料の源となります。メチルバイオレットは、ジメチルアニリンを穏やかな酸化剤で酸化することで得られます。マゼンタ色を生成する場合のように、塩基の混合物は必要ありません。そして1866年、ジラールとド・レールは、ジフェニルアミンをシュウ酸と加熱することで美しい青色が得られることを示しました。この青色は、その純粋な色合いから、現在でも商品となっています。他のアニリンブルーと同様に、硫酸の作用で溶解させることができます。さらに、1878年には、メチルバイオレットに過剰量の塩化メチルを作用させることで、鮮やかな緑色の着色料が製造されました。これは明らかに前述のヨウ素グリーンに類似しており、長年にわたり唯一の良質なコールタールグリーンとして君臨していました。これらは、発見される前に商業的に流通していた染料であるメチルバイオレットとグリーン、そしてジフェニルアミンブルーである。[102ページ]フィッシャー夫妻の発見により、化学者はこれをマゼンタ、アニリンブルー、ホフマンバイオレットとともにトリフェニルメタン グループに分類できるようになりました。

その後の発展により、私たちは同種の染料、そしてこのグループの色素の構成に関する純粋に科学的な概念の産業的発展に触れることになりました。ここでもベンゼンとトルエンが出発点となります。沸騰トルエンの蒸気に塩素を作用させると、塩素の作用の程度に応じて、染料製造に有用な3種類の液体が得られます。1つ目は塩化ベンジル、2つ目は塩化ベンザル、3つ目はベンゾトリクロリド、またはフェニルクロロホルムです。ちなみに、塩化ベンジルは有機化学において塩化メチルと同様の役割を果たし、特定の化合物をメチル化するのと同じようにベンジル化することができます。1868年に導入され、現在も製造されているメチルバイオレットのより青い色合いは、ベンジル化誘導体です。 1878年、オスカー・デーブナーは乾燥塩化亜鉛の存在下でジメチルアニリンにベンゾトリクロリドを作用させることで、鮮やかな緑色の色素を得ました。これは「マラカイトグリーン」という名前で製造されました。これはフィッシャー夫妻が研究に取り組んでいた頃のことであったことを思い出してください。この最後の化学者たちは、[103ページ]フィッシャー夫妻は、科学的成果によってドエブナーグリーンがトリフェニルメタン系化合物であることを証明し、別の方法で同じ化合物を製造しました。これにより、製造業者は高価で不快なベンゾトリクロリドの使用を回避できました。フィッシャー夫妻の方法は、ジメチルアニリンをビターアーモンドオイルと加熱し、生成した生成物を酸化することで、直ちに緑色の色素を生成します。この方法は、技術者と自然との競争を招き、その結果は後ほど明らかになるでしょう。

安息香酸アルデヒド、あるいはビターアーモンドオイルは、植物界で最も古くから知られている産物の一つであり、今世紀初頭から化学者たちの研究対象となってきました。これは、アーモンドに含まれる窒素化合物（アミグダリンとして知られる）の発酵によって生成されます。この物質の発酵変化の性質は、ヴェーラーとリービッヒによって明らかにされました。緑色の染料の発見は、その製造に非常に高価な植物性製品を必要とするため、製造業者は別の油源を探さざるを得なくなりました。そこで、純粋化学が再び登場し、この問題を解決しました。1863年、カウールは、塩化ベンザルを水またはアルカリと加熱すると安息香酸が得られることを知っていました。[104ページ]アルデヒドであり、1867年にラウトとグリモーは、水の存在下で塩化ベンジルを酸化することによって同じ化合物が生成できることを示した。この場合、研究室から工場へのほんの一歩であり、現在では、沸騰トルエンを塩化ベンジルの段階を超えて塩素化し、塩化ベンザルコニウムとベンゾトリクロリドの混合物を石灰と水で加圧加熱することによって、アルデヒドが大規模に製造されている。この方法により、最初の化合物は安息香酸アルデヒドに、2番目の化合物は安息香酸に変換される。この最後の物質は、アニリンをロザニリンに作用させて青色を製造する際に使用されるため、色の製造にも必要である。このような有機酸がなければ、ロザニリンから青色への変換は非常に不完全である。

安息香酸は、アルデヒドと同様に、古くから知られている天然物質です。17世紀初頭には安息香ゴムから得られ、この原料からの製法は1755年にシェーレによって記述されました。同じ化学者が後に尿中に安息香酸を発見し、この二つの原料、一つは植物性、もう一つは動物性から、かつては安息香酸が製造されていました。安息香酸とベンゼンの関係については、この炭化水素の歴史の中で既に触れました。この酸を加熱すると、[105ページ]ミッチャーリッヒは 1834 年に石灰を使ってベンゼンを得ました。つまり、トルエンを出発物質とする 1 回の作業で、アルデヒドと酸という 2 つの天然物質を作ることができ、これらは技術的なプロセスによって簡単に分離できます。技術者の要求は満たされ、技術者は自然と競争して成功を収めることができました。というのも、これらの製品は、苦いアーモンドや安息香ゴムに頼らなければならなかったころよりも、はるかに安価に製造できるからです。合成した苦いアーモンド油は、化学的には植物由来のものと全く同じです。着色料の製造以外に、香料や香水にも用いられており、これは私たちが言及する機会を得たコールタール香水の最初の例です。この場合の匂いは、アーモンドに特徴的な味と香りを与える化合物そのものの匂いであることを忘れてはなりません。これは、特定の匂いを持つ物質を、同様の匂いを持つ別の物質に置き換えた結果ではありません。ニトロベンゼンは、すでに述べたように、石鹸にアーモンドのような匂いを付ける目的で「ミルバンのエッセンス」という名前で大量に使用されています。

マラカイトグリーンの導入は、トリフェニルメタン色素の技術史における新たな画期を刻むものである。安息香酸アルデヒドと他の類似塩基との反応は、[106ページ]ジメチルアニリンは非常に汎用性が高いことがわかり、その原理はジエチルアニリンや類似の塩基にも拡張されました。現在では様々な緑色染料（その中には、色素塩基に硫酸を作用させて生成される酸も含まれています）が製造されており、同グループの他の多くの色素は安息香酸法によって合成されています。

この製造分野におけるもう一つの発展は、まだ記録されていない。新たな出発は1883年、カロとカーンによってなされた。彼らはこのグループの色素の合成法の特許を取得した。この合成にはホスゲンと呼ばれるガスが用いられる。このガスは1811年にジョン・デイビーによって発見されたもので、太陽光の影響下で塩素と一酸化炭素が直接反応して生成されることからデイビーはこのガスにその名をつけた。カロとカーンの方法は、デイビーの化合物の最初の技術的応用である。化学反応を促進する特定の化合物の存在下で、ジメチルアニリンおよび類似の塩基にホスゲンを作用させることで、鮮やかな紫（「クリスタルバイオレット」）と青（「ビクトリアブルー」、「ナイトブルー」）の色合いを持ついくつかの基本的な色素が生成され、これらはすべてトリフェニルメタングループに属する。これらの染料の一つは、「オーラミン」として知られる微細な塩基性黄色で、ジフェニルメタンの誘導体である。

[107ページ]

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[108ページ]ベンゼンとトルエンだけでも、ロザニリン類の色素は約40種類も市販されています。これらの化合物同士、そしてそれらの生成物質との関係は、初めてこの事実を知る人にとっては容易に理解できるものではありません。107ページの図は、これらの関係を一目で理解できるものです。

これら二つの炭化水素から得られる色素は、まだ枯渇したばかりではない。アニリンを酸化して藤色（ちなみに、この色素はもはや作られていない）を製造する際に、赤色の化合物が副産物として生成される。これは1861年にパーキンによって単離され、ホフマンとガイガーによって科学的に研究され、1872年にその組成が明らかにされた。当時、この染料は「サフラニン」という名称で製造されていた。サフラニンは1868年頃に初めて導入されたと思われる。当初、この染料の生成条件は十分に理解されていなかったが、化学者や技術者によってこの問題は研究され、彼らの研究から得られた最初の重要な点は、サフラニンが市販のアニリンに含まれるトルイジン類の1つから誘導されたということであった。工業化学のこの章における様々な段階を記述することは、本書の範囲を超えてしまう。名前を挙げた化学者に加えて、[109ページ]カロ、ビンドシェドラーらは技術的に貢献し、科学的な側面は1877年にニーツキ、1878年にオットー・ヴィット、そして1886年にベルンセンが初めて取り上げました。これらの化学者、特にヴィットの研究のおかげで、私たちはこの色素や関連色素の構成に関する現在の知識を得ることができました。化学者にとってこれは非常に興味深い研究分野ですが、紙面の都合上、そのすべてを網羅することはできません。1886年までに、フィッシャー夫妻がロザニリン群で成し遂げたことと同じことを、これらの研究者たちがこれらの色素に関して成し遂げていたと言えば十分でしょう。つまり、彼らはその構成を解明し、それらが特定の方法で結合した2つの窒素原子を含むジフェニルアミンの誘導体であることを示したのです。これらの化合物の原料となる物質は現在「アジン」（フランス語で「アゾテ」は窒素）として知られており、染料もこのグループに属します。最初のコールタール色素であるパー​​キンズモーブもこのグループに属します。

アジン染料は塩基性で、主に赤やピンクの色合いをしています。光にさらされると多少色褪せしますが、綿との親和性が高く、他の染料と混ぜて使用できることから、一定の価値があります。[110ページ] 知られているものは、アニリンまたはトルイジンの特定の誘導体を、これらの塩基または類似の塩基の存在下で酸化することによって作られます。これを理解するために、もう少し化学が必要です。アニリンはベンゼンの誘導体で、水素原子 1 つがアンモニア残基に置き換えられています。アンモニアは窒素原子 1 つと水素原子 3 つで構成され、ベンゼンは炭素原子 6 つと水素原子 6 つで構成されています。アンモニアから水素原子 1 つを引き抜くと、アミド基と呼ばれる残基が残ります。この基をベンゼンの水素原子の 1 つに置換すると、アミド誘導体、つまり アミドベンゼンまたはアニリンが得られます。同様に、トルイジンはアミドトルエンです。ベンゼンまたはトルエンの水素原子2個をアミド基2個に置換すると、ジアミドベンゼンおよびジアミドトルエンが得られます。これらは強塩基性物質であり、様々な異性体形態をとることができます。これらのジアミド化合物の中には、アニリン、トルイジン、およびこれらのアミド化合物をさらに添加して酸化すると、不安定な青色の生成物を生じ、これは容易にアジン基の赤色染料に変換されます。

いくつかのアジン染料は別の方法で製造されており、ジメチルアニリンの誘導体と接触することになるため有益である。[111ページ] これはコールタール色素産業で大きな役割を果たしています。この塩基に亜硝酸を作用させると、1874年にバイヤーとカロによって発見されたニトロソジメチルアニリンと呼ばれる化合物が生成されます。この化合物は、水素原子1つを亜硝酸残基で置換しています。ベンゼンの水素を置換する硝酸残基はニトロ基であり、この化合物はニトロベンゼンです。したがって、亜硝酸との類似性は十分に理解できるでしょう。この酸の残基はニトロソ基であり、この基を含む化合物はニトロソ誘導体です。1879年、オットー・ウィットは、ニトロソジメチルアニリンのニトロソ基が酸化基として作用し、この化合物がベンゼンとトルエンの特定のジアミド誘導体に作用して不安定な青色化合物を生成することを発見しました。この溶液を加熱すると、アジン基の赤色色素に変化しました。この方法はすぐに産業的に実を結び、赤、紫、青の色合いのアジンがニュートラルレッド、ニュートラルバイオレット、ニュートラルブルー、バーゼルブルーなどの名前で導入され、その一部は現在でも残っています。

さて、ジメチルアニリンの歴史の新たな章に移りましょう。1876年、ラウトはジアミドベンゼンの一つに新しい色覚検査法を発見しました。この塩基を硫黄で加熱し、生成物を酸化すると、紫色の色素が生成されました。[112ページ]ラウトのバイオレットは収量が少ないため大量生産されることはなかったが、カロ博士の手によってラウトの研究は別の方向で実を結んだ。カロはジアミドベンゼンの代わりにそのジメチル誘導体を使用し、これによって見事な青色染料を得、「メチレンブルー」という名前で紹介された。ここでも科学研究が技術に反応していることがわかる。化学的な説明を少しすればこの製造方法が理解できるだろう。ニトロ化合物およびニトロソ化合物に還元剤を作用させると、ニトロ基およびニトロソ基はアミド基に変換される。したがって、ニトロベンゼンを鉄および酸で還元するとアニリンが得られる。同様に、ニトロソジメチルアニリンを亜鉛および酸で還元するとアミドジメチルアニリンが得られ、これがメチレンブルーの製造に使用される塩基である。この塩基を硫化水素の存在下で酸化することで、色素が生成されます。同様の結果を得るための他の方法も発見され、やがて特許を取得しましたが、ここでは様々なプロセスについて論じることはできません。

ラウトのバイオレットとメチレンブルーは1879年にコッホによって科学的調査の対象となり、1883年には一連の素晴らしい研究が行われました。[113ページ]ベルンセンによって開始され、数年にわたって行われた研究で、これらの化合物の構造が確立されました。これらの化合物は、必須成分として硫黄を含むジフェニルアミンの誘導体であることが示されました。親化合物はジフェニルアミンであり、硫黄が水素と置き換わっているため、チオジフェニルアミンとして知られています。これはジフェニルアミンと硫黄を加熱することで生成でき、アジンと多少類似しているため、チアジンと呼ばれることもあります。したがって、ジメチルアニリンがチアジンの工業的生成源であったことを認めなければなりません。青色は主に綿の染色に使用され、適切に媒染するとこの繊維に藍の色合いを生み出します。亜硝酸の作用により、青色は「メチレングリーン」として知られる緑色に変換されます。

本研究の範囲では、より重要な色素群のうちのごく一部しか扱うことができませんが、化学者がベンゼンとトルエンを有効活用していることは既に明らかでしょう。しかし、前述の目的のためにこれらの炭化水素の需要が大きいとはいえ、コールタール産業にはそれらに依存している他の分野もあります。次に、最も顕著な例を挙げて考察すれば、輝きは美的感覚を害するとして絶えず叫び続ける人々への回答となるでしょう。[114ページ]アニリンから得られる貴重で重要な黒。1834年のルンゲから1856年のパーキンまで、クロム酸などの酸化剤とアニリンの作用を研究した化学者は皆、緑がかった、あるいは青みがかった黒の化合物の生成を観察していた。これを着色剤として利用しようと何度も試みた後、1863年にマンチェスター近郊のアクリントンのジョン・ライトフットによって成功した。ライトフットは、塩素酸カリウムと銅塩の混合物を酸化剤として用いることで、綿織物のプリントと染色の方法を考案した。この方法は急速に普及し、アニリン塩酸塩の需要が高まり、この塩は現在、「アニリン塩」という専門用語で大量に製造されている。ライトフットの方法は1864年にラウトによって印刷用に改良され、その後、様々な酸化剤混合物が導入されました。中でも特にバナジウム塩は銅塩よりもはるかに効果的で、ライトフットによって1872年に初めて使用されました。1875年から1876年にかけて、コキリオンとゴッペルスレーダーは、アニリン塩の溶液を電流で分解するとアニリンブラックが生成されることを示しました。ここでの酸化剤は、電気分解によって生成された新生酸素です。発電が非常に経済的に行われている今日では、この方法は将来的に普及するかもしれません。[115ページ]より一般的に使用されるようになり、コールタール産業は応用科学の他の分野と関連づけられるようになるかもしれません。アニリンブラックは直接的な着色料として使われることは稀です。通常は、アニリン塩と酸化剤の混合物をデンプンなどで増粘させて繊維に印刷し、湿潤かつわずかに加熱された雰囲気下で自然に酸化させることで生成されます。同様のプロセスで、アニリン塩と酸化剤の混合物を含む染浴を用いると、綿繊維は容易に染色できます。この黒は酸化剤が絹や羊毛を侵すため、これらの繊維には使用できませんが、綿の染色やキャラコプリントにおいては、この着色料はログウッドやアカネから得られる黒色染料と真剣に競合するようになりました。ライトフットによって初めて実用化されたこの目的でのアニリンの使用は、染色産業におけるコールタール製品の多くの素晴らしい用途の中でも最も重要なものの一つです。

1863年、染色技術だけでなく、それまでほとんど価値がなかったタール製品の利用にも大きな影響を与えた新しい一連の色素の最初のものが発表されました。これらの色素のいくつかの歴史を振り返ることができます。なぜなら、それらの最も初期のものはアニリンから作られたからです。黄色の色素の生成は、[116ページ]亜硝酸がアニリンに作用すると、この化合物が生成するという現象は、上記より以前にも何人かの化学者によって観察されていました。1863年、シンプソン、モール、ニコルソンの3社は、アルコール中のアニリン溶液に亜硝酸ガスを通すことで黄色の染料を製造し、これは「アニリンイエロー」という名前で限定的に使用されました。その後まもなく、1866年にマンチェスターのロバーツ、デール＆カンパニー社は、「マンチェスターブラウン」という名前で茶色の染料を発表しました。この化合物は、1865年にマルティウス博士が亜硝酸をジアミドベンゼンの1つに作用させて生成したものを発見しました。10年後、カロとウィットが同じクラスに属するオレンジ色の色素を発見し、後者はその化合物を「クリソイジン」として商業的に導入しました。これら3つの化合物は塩基性であり、最初のものは変化しやすいため、直接染料としては使用されなくなりました。クリソイジンは今でも広く使用されており、その茶色（現在「ビスマルクブラウン」として知られています）は、現在も顔料メーカーの主力製品の一つです。この技術史の断片から、化学科学へと目を向けてみましょう。

このグループの化合物と常に結び付けられる化学者は、故ピーター・グリース博士（バートン・オン・トレント出身）です。彼は亜硝酸の作用に関する研究を始めました。[117ページ]1858年に有機塩基を発見し、それ以来1888年に亡くなるまで、彼は生成する化合物に関する知識の向上に絶えず貢献しました。1866年には、マルティウス博士と共にアニリンイエローの組成を解明し、翌年にはカロとグリースがマンチェスターブラウンの組成を解明しました。1877年にはホフマンとウィットがクリソイジンの組成を解明し、この研究の最終的な成果として、3つの色素が同じグループに属することが示されました。これらの発見のさらなる発展は、新たな色素の最も豊富な源の一つとなりました。このグループに関する私たちの現在の立場を簡単にまとめてみましょう。

亜硝酸を鉱酸の存在下でベンゼノイド炭化水素のアミド誘導体に作用させると、アミド基が一対の窒素原子に置換された化合物が生成されます。この窒素原子は、アジン類の結合様式とは異なる特定の方法で結合しています。この一対の窒素原子は、一方では炭化水素残基と、他方では鉱酸残基と結合しています。得られた化合物は非常に不安定で、その溶液は非常に容易に分解するため、通常は氷で冷却する必要があります。大量の氷を製造する冷凍機は、常に[118ページ]これらの製品を製造する工場で働く人々にとって、これらの化合物は「ジアゾ化合物」、特にグリース化合物として知られており、アミド塩基の塩（一般的には塩酸塩）を氷水に溶解し、亜硝酸ナトリウムを加えることで大規模に製造されます。その結果ジアゾ塩が得られます。例えば、アニリンからはジアゾベンゼンクロリド、トルイジンからはジアゾトルエンクロリドが得られます。同様に、ベンゼノイドの性質を持つすべてのアミド誘導体は「ジアゾ化」することができます。この発見の重要性は次章でより詳しく見ていきます。ここでは特にアニリンに焦点を当てます。

ジアゾ塩の極度の不安定性により、アミド誘導体や他の化合物と極めて容易に化合する。初期の研究を困難にし、化学者の創意工夫を極限まで駆使したまさにこの性質こそが、今日ではこれらの化合物を色素生成剤として最前線に位置づけている。ジアゾ塩がアミド誘導体に作用すると、多かれ少なかれ不安定な化合物が形成されるが、適切な条件下では容易に変化し、2つの炭化水素残基が窒素原子対によって結合した安定な物質となる。これらの生成物は「アゾ色素」として知られる染料であり、アニリンイエロー、ビスマルクなどが挙げられる。[119ページ] ブラウン、クリソイジン、そしてクリソイジンは、このグループに属する最も古い既知の工業化合物です。親物質は「アゾベンゼン」であり、これら3つの色素はそれぞれモノ、ジ、トリアミドアゾベンゼンです。

ウィットがジアゾ塩をジアミドベンゼンに作用させたことで、タール製品の技術は新たな段階を迎えました。これはグリースの発見の最初の産業応用でした。1834年にミッチャーリッヒによって発見されたアゾベンゼンとアゾトルエンは、現在ではニトロベンゼンとニトロトルエンを温和な還元剤で還元することによって製造されています。これらの親化合物自体は色素ではありませんが、後述するように、塩基に変換され、素晴らしい一連のアゾ染料を生み出します。ここで、これら2つの化合物がベンゼンとトルエンから得られる貴重な生成物のリストに加えられることを記しておきます。また、これらのアゾ色素の導入により、亜硝酸の供給源として亜硝酸ナトリウムの大量生産が必要になったことも忘れてはなりません。不必要な詳細に立ち入ることなく、この塩はチリ硝石（硝酸ナトリウム）と、副産物として得られる金属鉛、リサージ、または鉛の酸化物を溶融することによって作られると大まかに述べられる。しかし、ビスマルクブラウンの製造には、[120ページ]ジニトロベンゼンは、ベンゼンをニトロベンゼンの段階を超えてニトロ化することによって生成されます。茶色の色素は、ジニトロベンゼンをジアミドベンゼンに還元し、その溶液を亜硝酸ナトリウムと酸で処理することによって生成されます。アゾ色素はすぐに生成され、この場合は特別な冷蔵は必要ありません。

1863年に製造された古いアニリンイエローは、その褪色性のために現在では使用されていないことは既に述べた。1878年、グレスラーは、このアゾ化合物を非常に強い硫酸の作用によってスルホ酸に変換できることを発見した。これは、マゼンタをアシッドマゼンタに変換するのと全く同じ方法である。このスルホ酸は現在、「アシッドイエロー」の名で、直接の黄色色素としてだけでなく、他のアゾ染料の製造における出発点としても使用されている。この最後の目的でのアシッドイエローの使用については、次章で改めて論じる。

アニリンイエローにはもう一つの用途があり、その発見の年に遡ります。デールとカロは、亜硝酸ナトリウムをアニリン塩酸塩に加えて加熱すると青色の色素が生成されることを発見しました。後者は1864年に「インデュリン」という名前で発表されました。その後、複数の化学者による科学的研究によって、デールとカロの方法で生成される青色は、以下の作用によるものであることが示されました。[121ページ] アニリンイエローへのアニリン塩の付加は、アニリンとアニリン塩に亜硝酸を作用させることで生成される。この説明は、1872年にホフマンとガイガーによって正しいことが証明された。彼らは、アニリンイエローとアニリン塩をアルコールを溶媒として加熱することで色素を製造した。これらの化学者はその組成を確立し、「アゾジフェニルブルー」と名付けた。その後、1883年にオットー・ウィットとE・トーマスによって製造方法が改良され、「インデュリン」という古い名前で、現在では主に、最初にアニリンイエローを製造し、次にこれをアニリンとアニリン塩とともに加熱することで製造されている。この方法で生成される色素は塩基性で水に溶けないが、硫酸で処理してスルホ酸に変換することで酸性で溶ける。インデュリンは落ち着いた色合いに属し、藍に似た色合いを生み出します。これに密接に関連するものとして、「ニグロシン」と呼ばれる青みがかった灰色があります。これはニトロベンゼンとアニリンを加熱することで得られます。また、マゼンタの生成過程で得られる青みがかった副産物で、「ビオラニリン」として知られています。

ここで、これまで注目してきた2種類のコールタール炭化水素の産業上の重要性について少し考えてみたいと思います。その用途はまだ尽きたわけではありませんが、[122ページ]すでに数多くの貴重な製品が報告されているため、読者にとってその結果をまとめて提示することは有益であると思われる。以下に時系列の要約を示す。

1856年。 パーキンがモーブを発見し、アニリンの製造につながった。
1860年。 マゼンタのヒ酸製造法が発見され、ヒ酸の製造につながる。
1860年。 アニリンブルーが発見され、1862 年に可溶性ブルーとニコルソンブルーが誕生しました。
1861年。 メチルバイオレットが発見され、1866 年に製造され、銅塩の酸化剤としての新しい用途とジメチルアニリンの製造につながりました。
1862年。 ホフマンバイオレットが発見され、ヨウ素、リン、ウッドスピリットからヨウ化メチルが製造されるようになりました。
1862年。 粗マゼンタからホスフィン（クリサニリン）が発見されました。
1863年。 アニリンブラックが導入され、塩素酸カリウムと銅塩の新たな用途が生まれ、アニリン塩が製造されるようになりました。
1863年。 最初のアゾ色素であるアニリンイエローが導入されました。
1864年。 インデュリンが発見され、アニリンイエローの新たな用途につながる。
1866年。 マンチェスターブラウンは2番目のアゾ色素を導入し、亜硝酸ナトリウムとジニトロベンゼンの製造につながりました。
1866年。 ヨウ素グリーンが導入され、ヨウ化メチルのさらなる使用につながった。
1866年。 ジフェニルアミンブルーが導入され、ジフェニルアミンの製造につながる。
[123ページ]1868年。 メチルバイオレットの青色が導入され、塩化ベンジルの製造につながりました。
1868年。 サフラニンを導入。
1869年。 マゼンタのニトロベンゼン法を発見。
1876年。 3番目のアゾ色素であるクリソイジンが導入されました。
1876年。 メチレンブルーが導入され、ニトロソジメチルアニリンの製造につながった。
1877年。 酸性マゼンタを発見。
1878年。 メチルグリーンが導入され、ビート糖製造の廃棄物の利用につながった。
1878年。 マラカイトグリーンが発見され、安息香酸アルデヒドの製造につながる。
1878年。 酸性イエローが発見され、アニリンイエローの新たな用途につながる。
1879年。 ニュートラルレッドと類似のアジンが導入され、ニトロソジメチルアニリンの新たな用途が生まれました。
1883年。 ロザニリングループのホスゲン色素が導入され、ホスゲンの製造につながった。

[124ページ]

第3章
最も由緒ある天然染料の1つがインディゴで、ウンフェルドルベンは1826年にこの物質から初めてアニリンを得ました。この色素はマメ科（図7を参照）、アブラナ科、その他の多くの植物に含まれており、インド、中国、マレー諸島、南米、西インド諸島で広く栽培されているものもあれば、ウォード（図8を参照）のようにより温暖なヨーロッパの気候で育つものもあります。これらの植物の染色価値は、紀元前よりインドやエジプトでは知られていました。エジプトのミイラの布がインディゴで染められていたことが発見されています。この染料はギリシャ人やローマ人も知っていて、その使用法は小プリニウスの博物誌に記述されています。インディゴは16世紀頃にヨーロッパに導入されましたが、その使用はウォード栽培者から強く反対され、彼らの産業と競合するようになりました。フランスでは反対勢力が強く、アンリ4世の時代に法案が可決されました。[125ページ]この染料を使用している者は死刑に処せられる。現在、藍の商業的重要性は十分に認識されている。年間8,000トン以上が生産され、金銭価値で約400万ポンドに相当する。インドを統治する我々にとって、藍の栽培と製造はインドの主要産業の一つであり、ヨーロッパ市場への供給の大部分を藍から得ていることを忘れてはならない。

図 7. —インディゴ植物
( Indigofera tinctoria )。

[126ページ]コールタール炭化水素から天然物と遜色ない価格で藍を合成する方法が発見されたら、どんな産業革命がもたらされるだろうか。これはまだ実現されていないが、化学者たちはこの分野で自然界と競争しようと試みてきた。そして現状では、天然物の方が栽培しやすく安価に製造できるという競争状況にある。それでも、藍はコールタール炭化水素から合成可能であり、これはタール系製品に関する現代化学の最大の成果の一つである。半世紀以上にわたり、藍は化学者たちによって研究され、ついに人工的に藍を製造する方法が発見された。この発見は、[127ページ]アドルフ・フォン・バイヤーの尽力は、1866年にインディゴ誘導体の研究を開始し、1880年にこの色素の製造に関する最初の特許を取得した。この化学者の骨の折れる、そして輝かしい研究のおかげで、インディゴおよび関連化合物の化学について現在知られていることのほぼすべてが得られたのである。

図 8. —木材
( Isatis tinctoria )。

[128ページ]人工藍の製造には2つの方法が用いられてきました。1つは塩化ベンザルを出発物質とし、もう1つはニトロ安息香酸アルデヒドを出発物質とします。したがって、生成される炭化水素はトルエンです。塩化ベンザルを乾燥酢酸ナトリウムと加熱すると、桂皮酸と呼ばれる酸が生成されます。これはシナモンに由来する芳香性化合物で、1834年にデュマとペリゴが桂皮油を酸化してこの酸を製造したことに由来します。この酸とそのエーテルは多くのバルサムにも含まれるため、これはコールタール炭化水素から天然植物性化合物を合成するもう一つの例です。その後の工程は、(1) 酸をニトロ化してニトロ桂皮酸を生成する工程、(2) 臭素を添加してニトロ酸の二臭化物を生成する工程、(3) 二臭化物にアルカリを作用させて「プロピオール酸」を生成する工程です。後者は、弱アルカリ性還元剤の影響下で藍色に変化する。ニトロ安息香酸アルデヒドを用いる方法ははるかに単純であるが、必要なアルデヒドのニトロ誘導体は現時点では製造が困難であり、したがって高価である。この化合物の生産を安価にすることができれば、人工と天然の競争はより激しくなるだろう。[129ページ]藍ははるかに深刻な様相を呈するだろう。[5]

タール蒸留器の軽質油の着色物質については、ここまで十分に説明しました。次に、タールの次の部分である石炭酸油について見ていきましょう。この部分の重要な成分は、石炭酸とナフタレンです。石炭酸油は、まずアルカリ溶液で洗浄することにより、2つの異なる部分に分離されます。石炭酸、またはフェノールは、ベンゼンおよび関連系列の炭化水素から、水素を水残基に置換することで得られる化合物群に属します。この水残基は、化学者には「ヒドロキシル」として知られています。これは、水素原子1個を除いた水です。石炭酸、またはフェノールはヒドロキシベンゼンであり、類似の化合物はすべて「フェノール」と呼ばれます。フェノールは、ベンゼノイド炭化水素のヒドロキシ誘導体であることが、後ほど理解されるでしょう。さて、これらのフェノールはすべて、含有するヒドロキシル基のおかげで、多かれ少なかれ酸性の性質を持っています。このため、それらはアルカリ水溶液に溶解し、酸によって沈殿します。[130ページ]これにより、石炭酸油の精製について理解できるようになります。

この油はアルカリ洗浄後に二つの層に分離します。(1) 石炭酸とその他のフェノール類からなるアルカリ水溶液と、(2) 油性炭化水素やその他の不純物に汚染された未溶解のナフタレンです。これらの各層には、それぞれ産業上の利用の歴史があります。アルカリ溶液を抜き出し、酸性化すると、フェノール類の混合物が黒っぽい油状になり、そこから一連の面倒な分留によって石炭酸が分離されます。未溶解の炭化水素も同様に分留によって精製され、固体の結晶性ナフタレンが得られます。ランカシャー産の石炭1トンから得られるタールからは、約1.5ポンドの石炭酸（タールの重量の約1%に相当）と約6.75ポンドのナフタレンが得られます。したがって、この炭化水素はタールの主成分の一つであり、タールの重量の8～10%を占めます。

アルカリ溶液から分離された粗石炭酸は、いくつかのフェノール化合物の混合物であり、石炭酸自体を除くこれらはすべて精製過程で徐々に除去されます。石炭酸に関連する化合物の中には、沸点の高い特定のフェノールがあり、これらは石炭酸とトルエンの関係と同じ関係にあります。[131ページ]つまり、フェノール自体はヒドロキシベンゼンですが、「クレゾール」と呼ばれる他の化合物はヒドロキシトルエンです。クレゾールは油状の液体となり、「液体石炭酸」または「クレゾール酸」という名称で、主に消毒目的で使用されます。石炭酸は白色の結晶性固体で、強力な殺菌作用を有するため、腐敗や腐敗を食い止める必要があるあらゆる場面で非常に有効です。1834年にルンゲによってコールタール中に発見され、1840年にローランによって純粋な石炭酸が抽出されました。

パスツールの功績により、病原菌説が徐々に確立され、石炭酸の極めて重要な応用がもたらされた。ここでも、コールタール産業が科学の別の分野と接触したと言える。腐敗は大気中に常在する微生物の細菌によって引き起こされるという見解に基づき、ジョセフ・リスター卿は、外科手術中は切開部位を殺菌作用のある石炭酸の噴霧下に保ち、その後の腐敗を防ぐことを提案した。現在では、空気にさらされる体の部分に対する手術は、この予防措置なしには行われておらず、リスターの治療法によって多くの命が救われたに違いない。この成果に化学者と技術者は、単に…[132ページ]タール中の石炭酸の発見だけでなく、その精製に必要なプロセスの開発も大きな功績です。さらに、使用するフェノールは可能な限り高純度である必要があり、外科医の要求は化学的・技術的なスキルによって満たされていたことも付け加えておくべきでしょう。

外科手術から色素へ、そして色素から医薬品や香水へと、これらのタール製品が技術者の手によって化学変化を遂げてきた過程を辿ることは、化学者の研究に導かれて進められている。1834年、ルンゲは粗石炭酸を石灰で処理すると赤色の酸性色素が生じることを観察した。彼はこれを分離し、「ロゾリン酸」と名付けた。この観察結果はその後も引き継がれ、多くの化学者が粗フェノールの酸化によって赤色の色素を得た。1859年、ドイツのコルベとシュミット、そしてフランスのペルソーによる発見により、石炭酸の発色特性が産業上の重要性を獲得した。これらの化学者は、フェノールをシュウ酸および硫酸とともに加熱すると、高収率で色素が得られることを発見した。この染料は「コーラリン」や「アウリン」という名前で商業的に導入され、今でも特定の目的、特に紙を染めるための着色レーキの準備に使用されています。

[133ページ]このフェノール染料の歴史における科学的発展は興味深いものですが、ここでは簡単に触れるにとどめます。その興味深い点は、1866年にカロとワンクリンが初めて指摘したように、マゼンタとの関連性にあります。実際、彼らはマゼンタに亜硝酸を作用させることでロゾリン酸を得ました。現在では、このような条件下で最初にジアゾ塩が形成され、この不安定な化合物が水の存在下で分解してロゾリン酸が生成されることが分かっています。その後の研究で、ロゾリン酸をアンモニアと加熱するとロザニリンに変換されることが示されています。また、市販のコラリンは、市販のマゼンタと同様に、近縁の色素の混合物であることが知られています。マゼンタとロザリン酸の密接な類似性は、1866年にカロによってさらに実証されました。ホフマンが純粋なアニリンの酸化ではマゼンタを生成できないことを発見したのと同様に、カロは無機酸化剤を用いた場合、ロザリン酸を生成するにはフェノールとクレゾールの混合物が必要であることを発見しました。実際、フェノール染料に関するこの一連の研究（上記の化学者だけでなく、グレーベ、デール、ショルレマー、そしてフィッシャー夫妻も参加）こそが、マゼンタ色素の色素構造の発見につながったのです。[134ページ]ロザニリン群の発見、そしてこれを通じて、前章で述べたように、その発見の広範な産業発展に至った。これまで述べてきたことから、ロザリン酸とその関連色素はトリフェニルメタン群に属することが明らかである。これらは、実際には、ロザニリン群のアミド基含有染料または塩基性染料のヒドロキシル基類似体、あるいは酸類似体である。

シモツケ ( Spiræa ulmaria ) の香りのよい花には、冬緑 ( Gautheria procumbens )の油にもエーテルとして含まれる酸が含まれています。これがサリチル酸で、1839 年から化学者に知られていた白い結晶の化合物です。1860 年にコルベは、金属ナトリウムを溶かしたフェノールに二酸化炭素ガスを通すことで、この酸のナトリウム塩を合成しました。その後、二酸化炭素雰囲気下で石炭酸の乾燥ナトリウム塩を加熱しても、同じ変化が起こることが分かりました。コルベのこの方法は現在、人工サリチル酸を製造するために製造規模で行われています。サリチル酸とその塩およびエーテルは、防腐剤、食品保存料、医薬品など、さまざまな用途に使用されています。

サリチル酸は、ある種のアゾ染料の製造にも利用されており、そのプロセスは、[135ページ] 使用された方法は、そのような化合物を製造する一般的な方法の典型とみなすことができます。ジアゾ塩の溶液は、アニリンイエローやクリソイジンの場合に見たように、アミド化合物やジアミド化合物に作用するだけでなく、フェノールにも作用して酸性アゾ色素を形成します。この重要な事実は、1870年にドイツの化学者ケクレとヒデグによって知られましたが、この発見が技術者によって利用されるまでに6年以上かかりました。現在、これらの酸性アゾ染料の多くは、さまざまなフェノールおよびフェノール酸と組み合わせたさまざまなジアゾ化アミド化合物から作られています。手順は、すでに説明した方法で亜硝酸ナトリウムと塩酸でアミド化合物をジアゾ化し、次にジアゾ塩溶液をアルカリに溶解したフェノール化合物に加えることです。色素がすぐに生成されます。サリチル酸は酸とフェノールの両方の性質を持ち、前述の状況下ではジアゾ塩と容易に結合してアゾ染料を生成し、その中には技術的価値のあるものもある。

サリチル酸からアゾ染料を製造する際には、染料産業において非常に重要な役割を果たす特定のアミド化合物に接触することになるため、ここで便宜上取り上げることとする。これらの塩基はアゾ化合物ではない。[136ページ]これらはそれ自体では合成できませんが、アゾ化合物、すなわち前章で述べたアゾベンゼンとアゾトルエンから合成されます。これらを酸性還元剤で還元すると、それぞれベンジジンとトリジンとして知られるジアミド塩基に変換されます。これらの塩基はジアゾ化することができ、2つのアミド基を含むため、複ジアゾ塩、すなわちテトラゾ塩を形成します。テトラゾ塩は、通常の方法でアミド化合物、すなわちフェノールと結合することができます。このようにしてジアゾ化されたベンジジンとトリジンはサリチル酸と結合して、「クリサミン」として知られる有用な黄色のアゾ染料を生成します。このクラスの染料は明らかに2つのアゾ基を含んでいます。

次に、石炭酸の他の用途について考察する必要がある。コールタール由来の色素の中で、最も古い人工黄色染料であるピクリン酸ほど広く知られているものはない。これはフェノール誘導体であり、1771年というはるか昔にウルフが藍に硝酸を作用させることで初めて得た。1842年、ローランは石炭酸からこの染料を初めて得た。この化合物から、現在でも硫酸に硝酸を作用させることでこの染料が製造されている。化学的にはトリニトロフェノールである。染料として非常に幅広い用途があり、爆薬としても使用されてきた。同様の色素が1869年にクレゾールから作られ、1940年、爆発物として導入された。[137ページ]「ビクトリアイエロー」という名前は、ジニトロクレゾールです。フェノールから直接的または間接的に誘導される他の染料は、再びトルエンに戻ります。

この最後の炭化水素から、ジアゾ化可能な新しいジアミド化合物が得られ、1886年にレオンハート社によって導入されました。3種類のニトロトルエン異性体のうちの1つはスルホ酸を生成し、これをアルカリ処理するとスチルベンと呼ばれる炭化水素由来の化合物が生成されます。この化合物は還元されると、前述のジアミド化合物に変換されます。後者はジスルホ酸であると同時にジアミド化合物でもあり、ジアゾ化してフェノールなどと混合することができます。このようにフェノールとサリチル酸から製造されるスチルベンアゾ染料は、クリサミンと同様に、2つのアゾ基を含む黄色の色素です。これらの二次アゾ染料の貴重な特性は、いずれも植物繊維との特別な親和性を有することであり、その導入は綿染色技術に大きな影響を与えました。私たちはすぐに再びこの綿の染料に戻らなければなりません。

この主題の分野を離れる前に、本章でこれまで扱ってきた製品の関係と相互関係を示すために、次の図式を提示する。

[138ページ]

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[139ページ]コールタール中にナフタレンが含まれていることは、1820年にガーデンによって明らかにされました。彼は、タールから蒸留して得られる油が一般にナフサと呼ばれていたことから、この名称を冠しました。炭化水素の大部分は石炭酸油に含まれており、前述の方法で分離・精製されます。さらに、次の留分であるクレオソート油からも不純なナフタレンが分離されますが、これも同様に蒸留によって洗浄・精製されます。タール中に多量のナフタレンが含まれていることは既に述べましたが、ナフタレンは重要な成分であるにもかかわらず、染料産業の歴史において広く利用されるようになったのは後期になってからのことでした。初期には厄介物とみなされ、燃料として燃やされたり、濃縮してランプブラックとなる濃い煤煙を生成するために使われたりしていました。ご存知のように、最初のコールタール染料は軽質油だけで作られました。現時点ではナフタレンの直接的な用途はわずかしかありませんが、その用途の 1 つは言及する価値があるほど重要です。

この炭化水素は白色の結晶性固体で、融点は80℃、沸点は217℃です。沸点は高いものの、低温では容易に蒸気となり、蒸気は凝縮して美しい銀色の結晶鱗片を形成します。この生成物は「昇華ナフタレン」です。[140ページ]ナフタレン蒸気は非常に明るい炎を発して燃焼し、石炭ガスと混合すると炎の輝度が著しく高まります。この特性を利用して、いわゆる「アルボカーボン炎」が生み出されます。これは、ナフタレン蒸気で飽和した石炭ガスの燃焼炎です。バーナーは、溶融ナフタレンが充填された貯蔵槽をガスが通過するように設計されており、この貯蔵槽は炎自体によって高温に保たれています（図9）。

図9. —アルボカーボンバーナー。

それらの価値を正しく理解するために[141ページ]製造業者がこの炭化水素を利用できるようになった数々の発見について考えるには、この国で実際に生産されている量を思い出すだけで十分です。年間1,000万トンの石炭がガス製造に使用され、そこから得られる50万トンのタールにナフタレンがわずか8%しか含まれていないと仮定すると、この炭化水素は年間約4万トン利用できることになります。ナフタレン誘導体の利用における近年の進歩は目覚ましいものがありますが、それでもこの炭化水素の生産量は、色素製造業者の需要を満たすのに必要な量を超えています。この最後の記述から、ナフタレンが現在では着色料の供給源となっていることが推察されます。では、これがどのようにして実現したのかを考えてみましょう。

ナフタレンのフェノールはナフトールと呼ばれ、ナフタレンとの関係は石炭酸とベンゼンの関係と同じである。ナフタレン分子の構造上、ナフトールには2つの異性体が存在するが、フェノールは1つしか存在しない。ナフトール（それぞれα-ナフトールとβ-ナフトールと呼ばれる）は現在、ナフタレンを硫酸で加熱することで大規模に製造されている。低温ではα-スルホン酸が、高温ではβ-スルホン酸が生成し、これらの酸を苛性ソーダと溶融することで対応するα-スルホン酸が得られる。[142ページ]ナフトール。同様に、アミドナフタレンにも2種類あり、それぞれアルファ-ナフチルアミンとベータ-ナフチルアミンとして知られています。アニリンとベンゼンの関係と同様に、ナフチルアミンとナフタレンの関係も異なります。アルファ化合物はアニリンと全く同じ方法で製造されます。すなわち、ナフタレンに硝酸を作用させてニトロナフタレンを生成し、これを鉄粉と酸で還元します。ベータ-ナフチルアミンはこの方法では製造できません。ベータ-ナフトールをアンモニア存在下で加熱することで製造されます。この際、ヒドロキシル基がアミド基に置換されます。この方法は、1880年にバーデン・アニリン社によって特許取得されています。この原理は、オーストリアの化学者メルツとヴァイトの科学的研究の成果です。ナフトールとナフチルアミンから出発して、最も重要な産業発展へと進んでいきます。

最初のナフタレン色素は黄色の染料で、1864年にマルティウスによって発見され、「マンチェスター・イエロー」という名前で製造されました。化学的にはジニトロ-α-ナフトールですが、当初はナフトールから作られたわけではありませんでした。当時、ナフトールは工業製品ではありませんでした。α-ナフチルアミンを亜硝酸と硝酸の反応で生成したのです。1869年にナフトールの優れた製造方法が発見されると、この染料もこの方法から作られるようになりました。そのプロセスは、まさに[143ページ]ピクリン酸の製造に用いられるものと同じです。ナフトールはスルホン酸に変換され、これに硝酸を作用させると色素が得られます。マンチェスターイエローは現在、石鹸の着色に広く使用されていますが、染料としては容易に理解できる方法で改良されています。元の色素はやや不安定であったため、スルホン酸への変換がはるかに速いことが分かりました。このスルホン酸は、アシッドイエローやアシッドマゼンタの場合のように、色素に硫酸を直接作用させて生成することはできませんが、ナフトールに非常に強い硫酸を作用させることで、3つの硫酸残基、つまりスルホ基が分子に入り込み、その後ニトロ化によってこれらのうち2つだけがニトロ基に置き換えられ、ジニトロ-α-ナフトールのスルホン酸が生成されます。これは1879年にカロによって発見され、「酸性ナフトールイエロー」として導入されました。現在では標準的な黄色染料の一つとなっています。

ナフタレンに依存するもう一つの重要な色素群の歴史は、1871年のA. v. Baeyerと1874年のCaroによって始まる。この発見により、それまで実験室でのみ製造されていた2つの化合物が需要を喚起された。これらの化合物の一つであるフタル酸はナフタレンから得られ、もう一つのレゾルシンまたはレゾルシノールはベンゼンから得られる。1836年にLaurentによって発見されたフタル酸は、[144ページ]多くのベンゼノイド化合物の酸化生成物。化学的にはベンゼンのジ誘導体、すなわちベンゼンの水素原子2つが特定の炭素、酸素、水素原子群に置換されたものである。水素がアンモニア残基であるアミドゲンに置換されると、アミドベンゼン（アニリン）やジアミドベンゼンなどの塩基が生じることは既に述べた。同様に、水素が水残基であるヒドロキシルに置換されるとフェノールが生じる。有機化合物に酸性の性質を与える炭素、酸素、水素原子群はシュウ酸の半分子であり、カルボキシル基として知られている。したがって、安息香酸はベンゼンのカルボキシル誘導体であり、ここで扱うフタル酸はベンゼンのジカルボキシル誘導体である。ジアミドベンゼンがアニリンと関係があるように、ジニトロナフトールは安息香酸と関係があります。フタル酸には3種類の異性体が知られていますが、現在製造に使用されているのはそのうち1つだけです。問題のフタル酸はベンゼンの誘導体ですが、最も経済的に製造できるのはナフタレンの特定の誘導体を酸化する方法です。この誘導体は強力な酸化剤によって完全に分解され、フタル酸を生成します。例えば、マンチェスターイエローと呼ばれるジニトロナフトールを希硝酸でしばらく加熱すると、フタル酸が得られます。[145ページ]後者は、ナフタレンが塩素と反応して生成する化合物の酸化によって大量に製造され、4 つの塩素原子を含むため四塩化ナフタレンとして知られています。

もう一つの化合物、レゾルシノールは、色素源として利用される10年前から化学界では知られていました。当初は、ガルバナム、アサフェティダなどの樹脂を苛性アルカリで溶融することによって製造されていました。発見後まもなく、1866年にケルナーによってベンゼンの誘導体であることが示され、このヒントから、この化合物を大規模に製造するための技術プロセスが開発されました。レゾルシノールは、2つのヒドロキシル基を含むベンゼンのフェノール誘導体です。したがって、ジアミドベンゼンとアニリン、またはフタル酸と安息香酸の関係と同様に、フェノールと関係があります。これらの関係は、表形式で次のように表すことができます。

アミドベンゼンまたはアニリン。 安息香酸。 石炭酸またはフェノール。
ジアミドベンゼン。 フタル酸。 レゾルシノール。
現在、レゾルシノールは、ベンゼンを非常に強い硫酸と加熱して二硫酸に変換し、そのナトリウム塩をアルカリで溶融することによって製造されています。この技術は非常に繊細で熟練した技術を要するため、製造は大陸のいくつかの工場に限られています。

[146ページ]フタル酸は加熱すると水分を失い、無水フタル酸として知られる白色の結晶構造を呈する物質、すなわち水分を失った酸に変化します 。 1871年、後に藍を合成した著名な化学者A. v. バイヤーは、無水フタル酸とフェノールを加熱することで生成される化合物に関する一連の研究の最初の成果を発表しました。彼はこれらの化合物を「フタレイン」と名付けました。バイヤーの研究は、コールタール色素産業の発展に貢献した他の多くの化学者たちと同様に、当初は純粋に科学的な性質のものでしたが、すぐに技術開発へとつながりました。フタレインはいずれも、多かれ少なかれ着色力を持つ酸性化合物です。最初に発見されたものの一つは、無水フタル酸を没食子酸と呼ばれる酸と加熱することで生成されました。没食子酸は植物の虫こぶに含まれ、なめし革製造に用いられる多くの植物抽出物にはタンニンとして含まれています。この酸は安息香酸のフェノール誘導体、すなわちトリヒドロキシ安息香酸であり、加熱すると容易にトリヒドロキシベンゼンに変化します。これが写真現像液としてよく知られている「ピロガリン酸」またはピロガロールです。没食子酸と無水フタル酸から生成されるフタレインは、実際には後者とピロガロールの結合によって生成されます。現在では「ガレイン」という名称で製造されており、広く使用されています。[147ページ]ガレインは、綿織物に青みがかった灰色を呈する染料として知られている。ガレインを強硫酸で加熱すると、別の色素に変化し、適切な媒染剤を用いて綿繊維に染色すると、驚くほど堅牢なオリーブグリーンの色合いを与える。このガレインの誘導体は、「コルールイン」という名称で広く利用されている。これら二つの色素は、V. バイヤーの研究が初めて実用化した成果である。化学はこの方向でまだ発展の余地があり、藍の栽培が同じ化学者の後世の研究によって脅かされたように、別の天然色素が脅威にさらされる可能性がある。ログウッドの色素（化学者にはヘマティンとして知られている）は、フタレイン類と関連があるか、あるいは何らかの形でフタレイン類から派生していると考えられる理由があり、この化合物の合成が最終的に実現されるかもしれない。

1874年にカロが導入した染料は、レゾルシノールの臭素化フタレインです。フタレイン自体は黄色の染料で、その塩の溶液は鮮やかで非常に強い緑黄色の蛍光を発するため、「フルオレセイン」と呼ばれます。臭素化すると、「エオシン」（ギリシャ語：エオシン）と呼ばれる美しい赤色の色素になります。ἕως、夜明け）、そしてこの導入はフタレインの産業的推進力となり、他の多くの関連色素の発見につながった。[148ページ]現在、様々な商品名で広く使用されています。ピンク、深紅、赤の異なる色合いを生成する約12種類の異なる化合物（すべてフルオレセイン由来）が現在市場に出回っており、また、レゾルシノールやピロガロールの代わりに他のフェノール化合物（例： ジエチルアミドフェノール）と無水フタル酸を加熱して生成される他のフタレインもいくつかあり、産業上重要です。ニトロベンゼンをスルホン酸に変換し、アミドスルホン酸に還元し、次にアルカリと融合するとアミドフェノールが生成され、そのエーテルを無水フタル酸と加熱すると、非常に強い着色力を持つ赤いフタレインが生成されます。これはバーデンアニリン社によって「ローダミン」として導入されました。

フタレインの研究を最初に促した科学的精神は、これらの化合物の技術的発展の過程を通じて、一貫して続いてきたことを指摘しておく必要がある。V. バイヤーによって始められた研究は、様々な化学者によって引き継がれ、彼らの研究は最初の発見者と相まって、これらの色素の組成の解明につながった。フタレインはトリフェニルメタン族に属し、マゼンタ、コラリン、マラカイトグリーン、メチルバイオレット、そしてホスゲン染料と関連している。

フェノール性およびアミド性[149ページ]ナフタレンの誘導体、 すなわちナフトール類とナフチルアミン類は、染料産業にとって極めて重要である。α-ナフチルアミンの最初の用途の一つは、すでに述べたようにマンチェスターイエローの製造であり、これは後にα-ナフトールからより有利に製造されるようになった。美しい蛍光を発する赤色色素がその後（1869年）、このナフチルアミンから製造され、「マグダラレッド」として紹介された。後者は1867年にウィーンのシーデルによって発見された。これは、アニリンイエローからインデュリンを製造するのと全く同じ方法で製造された。後者はアミドアゾベンゼンであり、大まかに言えば、アニリンに亜硝酸を作用させることで製造されるが、その類似物としてアミドアゾナフタレンがあり、これも同様にナフチルアミンに亜硝酸を作用させることで製造される。アニリンイエローをアニリンとアニリン塩と加熱するとインデュリンが得られるのと同様に、アミドアゾナフタレンをナフチルアミンとこの塩基の塩と加熱するとマグダラレッドが得られる。したがって、後者は1869年にホフマンによって示されたように、インデュリンのナフタレン類似体であり、近年得られたアジンの構造に関する知識により、この色素をこのグループに分類することが可能になった。この知識により、より合理的な原理、すなわち以下の方法に基づいて製造を行うことも可能になった。[150ページ]前述の通り、サフラニンの製造に使用されます。

ジアゾ化アミド化合物をフェノールまたは他のアミド化合物に作用させることで生成されるアゾ染料の導入は、ナフトールおよびナフチルアミンが染料製造原料として最重要の地位に上り詰めた時代を象徴するものである。1876年にクリソイジンが導入されると、すぐにジアゾ化アミドスルホ酸と様々なフェノール、あるいはジメチルアニリンやジフェニルアミンなどの塩基とを結合させることで得られる酸性アゾ染料の製造が始まった。本書の前半で述べたことから、このようなアゾ化合物はすべて、(1)ジアゾ化アミド化合物と(2)フェノール性またはアミド性化合物という2つの物質の組み合わせから生成されることが明らかである。 （１）または（２）のいずれか、あるいは両方がスルホ酸である場合、得られる染料もスルホ酸となる。

ナフトール由来の色素の最初のものは、1876年から1877年にかけて、ルーサンとポワリエ、そしてO・N・ウィットによって導入されました。これらは、アニリンをスルホ酸（スルファニル酸）に変換し、これをジアゾ化し、そのジアゾ化合物をα-またはβ-ナフトールと反応させることによって製造されました。生成される化合物は鮮やかなオレンジ色の染料で、後者は現在でも広く消費されています。[151ページ]ナフトールオレンジとして知られている。ほぼ同時期にカロが同様の性質を持つ他の染料を紹介したが、これはα-ナフチルアミンのジアゾ化スルホン酸とナフトール類を組み合わせて作られたものだった。こうしてα-ナフトールからは「アシッドブラウン」あるいは「ファストブラウン」として知られる色が得られ、β-ナフトールからは「ファストレッド」あるいは「ロッセリン」として知られる美しい深紅色が得られる。ジアゾ化化合物はまた、この同じα-ナフチルアミンのスルホン酸（ナフチオン酸として知られる）とも結合し、この方法で生成された最初の色素は1878年にルサンとポワリエによって紹介された。これはアニリンのニトロ誘導体をジアゾ化し、ナフチオン酸のジアゾ塩と反応させることで作られ、この染料は今でも「アルチル代替物」という名前である程度使われている。 1878年、ヘーヒスト・オン・ザ・マインにあるマイスター、ルキウス・ブリューニング社は、ナフタレンを硫酸と加熱することで得られるβ-ナフトールの2つの異性体ジスルホ酸を発見し、ナフタレンの利用にさらなる弾みをつけました。これらのスルホ酸に様々なジアゾ化塩基を組み合わせることで、鮮やかなオレンジ色からクラレットレッド、そしてコチニールに匹敵する鮮やかな緋色まで、幅広い色合いの素晴らしい酸性アゾ染料が染色産業にもたらされました。

1878年にヘーヒスト工場が「ポンソー」という名前で導入した着色料[152ページ]様々な銘柄の「ボルドー」は、後の発見によってある程度は取って代わられたものの、依然として重要な位置を占めています。この発見は、ベータナフトールの消費量を増加させただけでなく、ジアゾ化に用いられる塩基の消費量も増加させました。これらの塩基とは、アルファナフチルアミンとアニリン系列の塩基です。化学と技術の間に存在する密接な関係――この研究のこれまでの部分で繰り返し登場する関係――は、この発見によってよく示されています。もう少し化学の知識があれば、この言葉の意味が理解できるでしょう。

軽油から得られる炭化水素について少し話を戻しましょう。これまで、染料製造業者にとって重要な炭化水素はベンゼンとトルエンだけと考えられてきたことを思い出してください。1878年の特許明細書に盛り込まれた発見まで、トルエンよりも沸点の高い軽油は染料産業において何の価値もありませんでした。ベンゼンとトルエンは、化学者が「同族」と呼ぶ関係にあります。これは、それらが規則的に連続する系列に属し、その次数は炭素原子と水素原子の数が同じであることを意味します。したがって、トルエンはベンゼンよりも炭素原子を1個、水素原子を2個多く含んでいます。[153ページ]軽油に含まれるトルエンには、キシレン、クメンなどといった高級同族体があり、キシレンはトルエンとベンゼンの関係と同様に関係しています。一方、クメンはキシレンよりも炭素原子を1個、水素原子を2個多く含んでいます。同族体間のこの関係は、同族体の質量が系列が上がるにつれて一定量増加するという言い方で表現されます。

炭化水素間の相同性は、その誘導体すべてに及んでいます。例えば、フェノールはクレゾールの低級相同体です。また、相同性系列として以下のものがあります。

ベンゼン。 ニトロベンゼン。 アニリン。
トルエン。 ニトロトルエン。 トルイジン。
キシレン。 ニトロキシレン。 キシリジン。
クメン。 ニトロクメン。 クミジン。
第三列の塩基をジアゾ化し、β-ナフトールのジスルホ酸と混合すると、オレンジ色から青みがかった緋色まで段階的に変化する染料が得られる。トルイジン色素はアニリン色素よりも赤みがかっていることが観察され、キシリジン色素はさらに赤みがかっているだろうという自然な推論が導かれた。この発見当時、真の緋色の色合いを持つアゾ色素はまだ製造に成功していなかった。より高次の同族体への需要が高まった。[154ページ]こうしてベンゼンが生成され、かつては溶剤ナフサとして使われていた軽質油の高沸点留分が、着色料の原料として貴重なものとなった。コールタールキシレン（3種類の異性体炭化水素の混合物）の単離は、精留塔を用いた分留によって容易に行われ、アニリンの製造と同様に、ニトロ化と還元によってキシリジンが着色料製造業者の自由に利用できるようになる。

キシリジンスカーレットは、導入当時、コチニールと競合する可能性のある唯一の真のアゾスカーレットであったものの、依然としてややオレンジ色を帯びていました。クミジン染料の方が明らかに望ましい色合いに近いでしょう。この需要を満たすには、クミジンを大規模に製造する必要がありましたが、ここで実用上の困難が生じました。軽質油に含まれるクメンの量はごくわずかで、現在の視点から見ると不純物である他の炭化水素と結合しており、分離は極めて困難でした。そのため、この塩基の新たな供給源を探す必要があり、ここでも化学が技術者のニーズに応えているのです。

前章では、アニリンや類似の塩基は、その乾燥塩をメチルアルコールとともに加圧加熱することによってメチル化できることを説明しました。[155ページ] このようにしてジメチルアニリンが製造され、ジメチルトルイジンまたはジメチルキシリジンも同様に調製できます。1871年にホフマンは、この操作を非常に高温かつ高圧下で行うと、メチルアルコール残基、すなわちメチル基がアミド基の水素またはアンモニア残基の水素を置換するのではなく、別の方法でメチル化が起こり、結果として元の塩基のより高次の同族体が形成されることを示しました。例えば、アニリン塩と純粋なウッドスピリットをジメチルアニリンの製造に必要な温度よりもかなり高い温度に加熱すると、トルイジンが生成されます。同様に、キシリジン塩酸塩とメチルアルコールを密閉容器内で約300℃でしばらく加熱すると、クミジンが生成されます。ホフマンの発見は 1882 年に利用され、それを使ってベースが製造され、コチニールに色合いが非常に似ているクミジン スカーレットが商品になりました。

染料産業のこの分野が新たなナフトールジスルホ酸によって発展を遂げる一方で、アゾ染料という豊かな分野の開拓は他の方面でも進められていた。グリースの基礎的発見は、あらゆる種類のアミド化合物に応用できることが明らかになった。[156ページ]これまで紹介されてきたアゾ染料はすべて、アミド基を1つしか含まないアミド化合物から誘導されたものであり、したがってアゾ基も1つしか含まない、つまり 一次アゾ化合物でした。しかし、アミド基に加えてアゾ基を1つ含むアニリンイエローを再びジアゾ化し、フェノールと組み合わせることで、アゾ基を2つ含む化合物、すなわち 二次アゾ化合物を生成できることがすぐに発見されました。アニリンイエローのスルホ酸（グレスラーの「アシッドイエロー」）は、この種のアゾ染料の最初の原料でした。このアミドアゾスルホ酸をジアゾ化し、β-ナフトールと組み合わせることで、1879年にニーツキは美しい緋色の染料を発見し、「ビーブリッヒ・スカーレット」という名前で紹介しました。 2年後、エルバーフェルトのバイエル社によってベータナフトールの新しいスルホ酸が発見され、これをジアゾ化アシッドイエローや類似の化合物と組み合わせることで、「クロセインスカーレット」と呼ばれる一連の鮮やかな染料が誕生しました。

アゾ染料の開発は、この始まりから現在に至るまで着実に進められてきました。毎年、ナフトールやナフチルアミンの新しいジアゾ化アミド化合物やスルホン酸が発見され、色彩産業のこの分野はすでに巨大な規模を誇っています。[157ページ]1884年、ベッティガーによってベンジジンから誘導される最初の二次アゾ色素が開発されました。サリチル酸に関連して既に説明したように、この塩基とその同族体であるトリジンはテトラゾ塩を形成し、フェノールやアミン、あるいはそれらのスルホン酸と結合します。このグループの最初の色素の一つは、ジアゾ化ベンジジンとα-ナフチルアミン（ナフチオン酸）のスルホン酸との結合によって得られ、「コンゴーレッド」という名称で導入されました。その後、ベンジジンおよびトリジンのテトラゾ塩がフェノール、アミンなどと二段階で反応するという発見がなされました（Pfaff, 1885）。この段階では、ジアゾ基の一方がまずフェノール全量の半分と反応して中間化合物を形成し、これが次にフェノールの残りの半分と反応して二次アゾ染料を形成します。ベルリンの「アニリン製造会社」において、この発見は、2つの異なるフェノール、アミン、またはスルホ酸を含むアゾ色素の製造に利用されました。トリジンはほとんどの場合、ベンジジンよりも優れた色素を与えることが分かっており、この塩基の原料であるニトロトルエンの需要増加はこの発見の必然的な結果であることは言うまでもありません。

名前で特定することは不可能である[158ページ]これらの最近のベンジジン染料およびトリジン染料はいずれも、その導入によってナフチルアミン、ナフトール、およびそれらのスルホン酸の新たな用途が発見され、ナフタレンの利用に大きく貢献しました。これらのスルホン酸の研究が活発化し、化学は大きな恩恵を受けました。既に述べたように、β-ナフトールからβ-ナフチルアミンを製造する方法、すなわち加圧下でアンモニアと加熱する方法は、β-ナフトールのスルホン酸にも応用され、これによって新たなβ-ナフチルアミンスルホン酸が製造され、これらの二次アゾ染料の製造に大きく貢献しています。後者は、前述のように、綿繊維を直接染色するという非常に貴重な特性を有しており、綿の染色技術は大幅に簡素化されました。これらの色の色合いは、黄色からオレンジ色、明るい緋色、すみれ色、紫色まで変化します。

ベンジジンとトリジンに加えて、近年では他のジアゾ化可能なアミド化合物も染料製造に利用されている。スチルベン誘導体は、ニトロトルエン類のスルホン酸から製造されると既に述べたが、テトラゾ塩を形成し、ベンジジンやスチルベンの場合のように、同種または異種のフェノール、アミン、スルホン酸と組み合わせることができる。[159ページ]トリジン。ジアゾ化された化合物をナフチルアミン、ナフトール、またはそれらのスルホン酸と組み合わせると、様々な色合いの赤や紫が得られます。これらもまた、すべて綿の染料です。フェノールとクレゾールのエーテルのニトロ誘導体は、ニトロベンゼンとニトロトルエンがアゾベンゼンとアゾトルエンに還元されるのと同じ方法で還元されると、アゾ化合物を与え、さらに還元するとベンジジンとトリジンに類似した塩基を与えます。これらの塩基と通常のナフタレン誘導体から誘導される二次アゾ染料も製造されます。二次アゾ染料の中に、初めて直接染色できる黒があります。通常のアニリンブラックが羊毛の染色に適していないことを思い出すと、その重要性が理解できるでしょう。アゾブラックは、ベンゼンまたはナフタレン系のアミドアゾ化合物のジアゾ化スルホ酸とナフトールスルホ酸または他のナフタレン誘導体とを組み合わせることによって得られます。

もう一つのアゾ化合物系列について簡単に触れておく必要がある。アニリンとトルイジンを硫黄と加熱すると硫化水素が発生し、チオ塩基、すなわち水素の一部が硫黄に置換されたアニリンまたはトルイジンが生成することは古くから知られている。このように処理されたトルイジンの1つは、[160ページ]チオトルイジンはジアゾ化され、ベータナフトールのジスルホ酸の一つと結合すると赤色のアゾ染料となり、1885年にダール社によって「チオルビン」として発表されました。1887年、アーサー・グリーンは硫黄と塩基の反応条件を変えることで、非常に優れた特性を持つ複雑なトルイジンのチオ誘導体を生成できることを発見しました。このチオ塩基のスルホ酸は黄色の染料で、発見者によって「プリムリン」と名付けられました。プリムリンは染料であるだけでなく、ジアゾ化可能なアミド基を含んでいます。したがって、プリムリンで染色した布地を亜硝酸塩浴に通すと、繊維中にジアゾ塩が形成され、これをナフトールなどのフェノール、あるいはアミンを含む第二浴に浸すと、繊維中にアゾ染料が沈殿します。こうして、赤、オレンジ、紫など、様々な色合いの貴重な「地色」が生み出されます。

コールタール技術に関連する最も生産性の高い産業分野の一つであるアゾ染料については以上です。1863年のアニリンイエローの導入以来現在に至るまで、このグループの約150種類の化合物が染色産業に提供されてきました。そのうち30種類以上は、2つのアゾ基を含む綿用染料です。ログウッドブラックに匹敵する落ち着いた色合い、鮮やかな黄色、オレンジがかった赤、茶色、紫、そして鮮やかな緋色など、様々な色合いがあります。[161ページ]コチニールに匹敵する染料は、ガス工場の廃棄物から生み出されてきた。この最後のケースでは、人工着色料が再び天然産物を脅かし、藍の合成よりも大きな打撃を与えた。アゾスカーレットの導入により、コチニールの栽培は著しく衰退したからである。

アゾ色素に加えて、ナフタレンを原料とする製品もいくつかあります。1879年、ベータナフトールのスルホ酸の一つを亜硝酸で処理すると、容易にニトロソスルホ酸が得られることが発見されました。このニトロソスルホ酸の塩は、金属塩基としてナトリウムと鉄を含み、1884年に「ナフトールグリーン」の名称で導入されました。これは羊毛の染料としても、顔料としても使用されています。なお、フェノールの他のニトロソ誘導体、例えばレゾルシノールやナフトールのニトロソ誘導体は「ガンビン」の名称で、金属媒染剤と容易に反応して繊維中で着色塩を形成するため、染色用途に広く使用されています。同じ1879年、ニトロソジメチルアニリンとβ-ナフトールを適切な溶媒中で加熱すると、紫色の色素が生成されることが発見されました。これは現在、「ニューブルー」などの名称で製造されており、適切な方法で調製した綿布に藍色の色合いを出すために広く使用されています。[162ページ]媒染剤。この色素の発見は、同じ方向へのさらなる発見のきっかけとなった。ニトロソジメチルアニリンは、他のフェノール性化合物やアミド性化合物と同様に反応することが判明した。1881年、ケッヒリンは同じニトロソ化合物を没食子酸に作用させて調製した類似の染料を発表した。ガロシアニンと呼ばれるこの染料は、媒染した綿に青紫色を呈する。同じグループの他の色素も使用されており、「ニューブルー」のようにナフタレン誘導体もいくつかある。これらの化合物はすべて、アジンに似たタイプの親物質に基づいて構築された系列に属している。アジンは、炭化水素残基を結合する窒素原子と酸素原子を含むため、「オキサジン」として知られている。1888年のニーツキの研究によって、オキサジンの真の構造が初めて明らかにされた。

このグループに密接に関連する色素として、1881年にケッヒリンとウィットによって「インドフェノール」という名前で導入されたものがある。これは「ニュートラルレッド」グループのアジン類と同様に、ニトロソジメチルアニリンをα-ナフトールに作用させるか、またはアミドジメチルアニリンをα-ナフトールの存在下で酸化することによって製造される。インドフェノールは、「ニュートラルレッド」に関連して言及したように、アジン類の製造における中間生成物として生成される青色化合物のグループに属する。[163ページ]「赤」。しかし、ジアミンを別のアミンの存在下で酸化することによって生じるこれらの中間体の青色は不安定で、容易に赤色のアジンへと変化するのに対し、インドフェノールは安定しており、インディゴと同様に染色や捺染に使用できます。インドフェノールが作り出す色合いはインディゴ染料に非常に似ていますが、いくつかの実用上の理由から、天然染料に匹敵するほどの染料にはなっていません。

ナフタレンの物語は、164 ページと 165 ページの図にまとめられています。

[164ページ]

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[165ページ]

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石炭酸油に続くコールタールの留分、すなわちクレオソート油は、現在、非常に不純な状態で「クレオソート塩」として分離する少量のナフタレン以外には、染料製造業者に原料を供給していない。この油は、フェノールの高級同族体と様々な炭化水素および塩基性化合物の混合物からなる。これは、既に述べたように木材のクレオソート処理に使用される油であり、その他の用途としては、照明剤やランプブラックの原料としての使用が挙げられる。この油を光源として効果的に燃焼させるために、特別に設計されたバーナーが使用され、バーナーの足元にある貯蔵庫から圧縮空気によって上昇した油流がバーナーに供給され、圧縮空気もまた油の燃焼を促進する。この方法によって、大量の[166ページ]クレオソート油は、鮮やかな炎の塊で、夜間に建築作業やその他の作業を行う必要がある場合に非常に役立ちます（図10参照）。ランプブラックは、この油を炉にセットした鉄鍋で燃やし、煤けた煙を凝縮室に導くだけで生成されます。クレオソート油はタール全体の重量の30%以上を占めており、軽油や石炭酸油と同様に、この成分にも顔料製造業者やその他の化学製品製造分野にとって価値のある化合物が含まれていることが将来的に明らかになるかもしれません。

図10 —ルシゲンライト社製重質油炭用垂直バーナー

[167ページ]

図 11. —アカネ植物
( Rubia tinctoria )。

次の留分であるアントラセン油の利用は、コールタール色素産業の創設以来、応用化学が成し遂げた最大の成果の一つです。この発見は1868年に遡ります。[168ページ]2 人のドイツ人化学者、グレーベとリーバーマンによって、茜の色素が炭化水素のアントラセンから得られることが示されて以来、茜は最も古い天然染料のひとつとみなされています。茜は、Rubia属の特定の植物、例えばR. tinctoria (図 11を参照)、R. peregrina、R. munjistaなどの根を粉末にしたものから成り、これらの植物はかつてヨーロッパやアジアのさまざまな場所で大規模に栽培されていました。グレーベとリーバーマンの発見当時、世界中の茜栽培国では年間 70,000 トンの茜が生産されていたと推定されています。当時、我が国には年間 15,000 ～ 16,000 トンの茜が輸入されており、そのコストは 1 トンあたり 50 ポンドでした。 10年間で輸入量は約1600トンに減少し、価格は1トンあたり18ポンドにまで下落しました。現在、アカネの栽培は事実上絶滅しています。

科学的発見の実用性を測る上で、経済効果ほど優れた指標はありません。茜に加えて、染料そのものを含むより濃縮された抽出物が、染色業者や綿花印刷業者によって「ガランサン」という名称で広く使用されていました。1868年には、1万5000～1万6000トンの茜に加えて、この抽出物を年間約2000トン輸入しており、1トンあたり150ポンドの費用がかかっていました。1878年までに、茜の輸入量は[169ページ]ガランサンは約140トンまで下落し、価格は1トンあたり65ポンドまで下落しました。1868年のアカネとガランサンの輸入総額は100万ポンドを超えましたが、10年後には同じ輸入額が約3万8000ポンドまで減少しました。天然色素の需要がこのように減少するにつれ、アカネの栽培は中止せざるを得なくなり、栽培に充てられていた広大な土地は他の作物に利用できるようになりました。化学の発見によって、農業に革命とも言える変化がもたらされたのです。

1826年、ロビケ氏とコリン氏という二人のフランス人によって、科学はアカネの色素を発見しました。彼らは2つの化合物を単離し、アリザリンとプルプリンと名付けました。現在では、アカネの根には少なくとも6つの異なる色素があり、これらはすべてアントラセン誘導体であることが分かっています。また、これらの色素は植物体内で遊離した状態では存在せず、グルコシドと呼ばれる化合物、すなわち色素とグルコースと呼ばれる糖が結合した化合物の形で存在していることも分かっています。ちなみに、藍の色素もグルコシドとして植物体内に存在しています。40年以上もの間、[170ページ] アリザリンは単離から数年を経て、化学者たちによって時折研究されてきたが、その組成が完全に解明されたのは1868年、グレーベとリーバーマンが亜鉛末と加熱してアントラセンを得るまで待たなければならなかった。この発見はアカネ栽培に致命的な打撃を与え、タール油の最後の部分を廃棄物から極めて価値の高い物質へと変換した。

染色目的で消費される大量の茜は、この染料の価値を物語っています。布地に染み込ませる媒染剤の種類によって、赤、紫、すみれ色、黒、あるいは濃い茶色といった色合いを生み出します。茜を使って得られる色は染料の中でも最も染色速度が速いものの一つで、鮮やかな「トルコレッド」は最もよく知られた色の一つです。長年用いられてきたこの染料の原料となる炭化水素の発見――染色と捺染の両方において、非常に堅牢で多様な色合いを生み出すことができる染料――は、明らかに産業的成功、すなわちアリザリンの化学合成への第一歩となりました。最初の発見から1年以内に、グレーベとリーバーマンによって、そしてほぼ同時にアメリカ国内のWHパーキンによって、この発見は成し遂げられました。それ以来、以前は[171ページ]燃やされたり潤滑油として使われたりした物質の価値は、驚くほど上昇しました。1トンあたり数シリングで買えたはずの物質が、たった2年で化学の魔法によって、以前の価値の200倍以上にまで上昇したのです。

アントラセンは、青みがかった蛍光を発する白色結晶性炭化水素で、融点は213℃、沸点は360℃以上です。1832年にデュマとローランによってコールタール中に発見され、その組成は1857年にフリッチェによって決定されました。冷却するとアントラセン油から結晶として分離し、濾過によって除去されます。付着した油は、結晶に油圧プレスで高圧をかけることで除去されます。さらに精製するには、粗アントラセンケーキを粉末状にし、軽質油を精留した後に残るベンゼンの高級同族体の混合物である溶剤ナフサで洗浄する必要があります。前章で言及したもう一つのコールタール生成物、すなわちピリジン塩基は、近年、アントラセンの洗浄に使用され、大きな成果を上げています。ピリジン塩基は単独で、または溶剤ナフサと混合して使用されます。これらの溶媒で洗浄することにより、アントラセンは溶解性の高い不純物から除去され、純粋な炭化水素の30～80%を含むようになる。蒸留によって回収される洗浄液には、以下の成分が含まれる。[172ページ]粗アントラセンから溶出する不純物の中には、フェナントレンとして知られる炭化水素異性体があり、現在ではほとんど用途がないものの、将来的には有効活用される可能性がある。コールタールに含まれるアントラセンの実際の量は、蒸留された石炭1トンあたり約0.5ポンド、つまりタール重量の1/4～0.5%に相当する。アリザリンの価値の高さと、この色素の年間消費量の大きさから、アントラセンは現在、コールタール炭化水素の中で最も重要な成分となっている。

アリザリン、プルプリン、そして茜のその他の色素は、アントラセンの水素原子2個を酸素原子2個に置換した化合物のヒドロキシル誘導体です。これらのベンゼノイド炭化水素の酸素誘導体は、キノンと呼ばれる特別な化合物群を形成します。例えば、ベンゼンの水素原子2個を酸素原子2個に置換したキノン、すなわちベンゾキノンがあります。また、ナフタレン系のキノン異性体でナフタキノンと呼ばれるものもあります。後者の1つのジヒドロキシ誘導体は、「アリザリンブラック」というやや不適切な名称で使用されています。この例外を除けば、アントラセン油の炭化水素に至るまで、他のキノン誘導体は染料業界では使用されていません。フェナントレン[173ページ]キノンを形成し、これは着色料の原料として利用されてきましたが、これらは比較的重要ではありません。ここで取り上げるキノンはアントラキノンです。

後者は、アントラセン（昇華還元により微細結晶粉末の状態）を硫酸と二クロム酸カリウムで酸化することで製造されます。キノンは精製され、スルホ酸に変換され、後者のナトリウム塩はアルカリと融合してジヒドロキシアントラキノンであるアリザリンを与えます。この場合、モノスルホ酸からジヒドロキシ誘導体が得られることは興味深いことです。融合の過程で塩素酸カリウムが添加され、アリザリンの収率が大幅に向上します。グレーベとリーバーマンの最初の方法では、ジブロマントラキノンがアルカリと融合していましたが、この方法は1869年にカロとパーキンがスルホ酸を発見したことですぐに改良され、この時期から人工アリザリンの製造は商業的に成功しました。

アリザリンに加えて、他のアントラセン誘導体も工業的に重要である。1826年にアカネの色素成分から発見されたプルプリンは、トリヒドロキシアントラキノンである。これは、1874年にド・ラランドによって示されたように、アリザリンの酸化によって合成できる。[174ページ]「フラボプルプリン」や「アントラプルプリン」も、アントラキノンのジスルホ酸からアルカリおよび塩素酸カリウムとの融合によって生成します。これら2つのジスルホ酸は、キノンに発煙硫酸を作用させることでモノスルホ酸と同時に得られ、それらのナトリウム塩を分別結晶化することでモノスルホ酸（アリザリンを生成）および互いから分離されます。プルプリンはアリザリンよりもやや黄色の色合いを示します。もう1つのトリヒドロキシアントラキノンは、アントラセンから直接得られるものではありませんが、タール生成物として主張する必要があります。これは、没食子酸を安息香酸と硫酸、または無水フタル酸と塩化亜鉛と加熱することによって生成され、「アントラガロール」または「アントラセンブラウン」として知られる茶色の染料です。アントラセン誘導体はこの過程で合成されます。アリザリンの硫酸はアリザリンカルミンという名称で羊毛の染色に使用され、ニトロアリザリンはアリザリンオレンジという名称で使用されています。後者はグリセリンと硫酸で加熱すると、アリザリンブルーと呼ばれる非常に染色速度の速い色素に変換され、染色や捺染に使用されます。アリザリンブルーを強硫酸で加熱すると、アリザリングリーンに変換されます。

二人のドイツ人化学者の研究から生まれた偉大な産業は、他の産業にも影響を与えた。[175ページ]発煙硫酸は化学製造のさまざまな分野に広がり、コールタール色素産業自体にも影響を与えました。苛性ソーダと塩素酸カリウムの新しい用途が、これらの物質の生産増加を必要としました。発煙硫酸の大規模な需要は、1873年にアリザリン製造によって初めて生み出されました。この強さの酸を使用すると、アントラキノンからスルホン酸を製造する際に良い結果が得られることがわかりました。この酸が商業的に導入されたことで、1877年のアシッドマゼンタ、1878年のアシッドイエロー、1879年のアシッドナフトールイエローなど、他の貴重なスルホン酸の生産に顕著な影響を与えたことは間違いありません。人工アリザリンの導入により、綿織物へのカラープリント技術も簡素化され、コールタールから得られる他の着色剤が、多色のデザインを生み出すためにアリザリンと組み合わせて広く使用されるようになりました。つまり、あるコールタール色素の製造が、他の色素の消費を助けているのです。

人工アリザリンはペースト状で使用され、これはアルカリ溶液から酸で沈殿させた色素を水と混合して10～20%のアリザリンを含む混合物を作るものである。この産業の規模は、年間に製造されるアントラセンの総量が100万トンであると推定されることからわかる。[176ページ]アリザリンへの変換は、10%ペースト約65トン/日に相当するが、このうち国内で生産されるのは8分の1程度で、残りは大陸で生産されている。アリザリンの総生産量は、金銭価値で年間約200万ポンドに相当する。乾燥アリザリン1ポンドには、茜90ポンドに相当する着色力がある。したがって、原料のアントラセンがかつては廃棄物であったこと、そして工場で生産されるアリザリンの量がアントラセン1ポンドあたり20%ペースト約5ポンドに相当することを考えると、人工アリザリンが天然物と十分に競合できるようになったのも不思議ではない。

アントラセンの産業史はこのようにまとめられます。（反対側を参照）

[177ページ]

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アントラセン油を除去した後にタール蒸留器に残る黒くて粘稠な残留物は、一般的にピッチとして知られている物質です。このピッチから揮発性成分をすべて除去すると、アスファルトが生成されます。これは、重質タール油中のピッチ状の残留物から、着色産業で使用されるすべての材料を取り除いた溶液です。アスファルトは、ワニスの製造、硬質舗装の建設、その他の用途に使用されます。1832年にフランスで始まり、現在もフランスで大規模に行われている産業で、相当量のピッチが使用されています。この産業は、米国やその他のタール生産国でも小規模に行われています。ここで問題となっている産業とは、石炭粉塵から燃料を製造する産業です。[178ページ]適切な機械でピッチを用いて成形し、「ブリケット」または「パテント燃料」と呼ばれる塊を作る。この方法により、ピッチと、そのままでは燃料として利用しにくい微粉炭という2つの廃棄物が有効に活用される。この人工燃料は、国内および大陸全体で年間200万トンから300万トン生産されている。

コールタールの様々な成分について、それらが生成する色素に関する限り、その歴史を語ってもらった。一般読者にとって、これらの記述がロマンスに欠けるとしても、パーキンによる藤色の発見からわずか35年の間に達成された成果は、間違いなく驚異的な成果に匹敵するだろう。最も目覚ましい発展は当然のことながら、前述のページでその歴史を概説し、その導入が染色技術全体に革命をもたらした色素と関連しているが、コールタール産業は近年、他の分野でも発展を遂げている。ある種のタール製品は現在、製薬業界で大きな役割を果たしている。サリチル酸とその塩は古くから医薬品として用いられてきた。安息香酸と酢酸の乾燥石灰塩の混合物を蒸留すると、化学者にはアセトフェノンとして知られる化合物が得られる。[179ページ]これは催眠薬ヒプノンという名称で睡眠導入剤として用いられます。アニリンおよびメチルアニリンのアセチル誘導体は、「抗熱剤」および「解熱剤」として知られる解熱剤です。これらの酸とフェノール、ナフトールなどから作られるサリチル酸およびその同族体のエーテルは、「サロール」という一般名称で防腐剤として用いられています。

1881年、ピリジン系のコールタール塩基から得られる一連の解熱剤が初めて医薬品に導入されました。この塩基は、軽油を酸で洗浄することによって除去されることは既に説明しました。化学的に考えると、これは炭素原子と水素原子からなる基の代わりに窒素原子を1つ含むベンゼンです。コールタールに含まれるピリジンの量はごく微量であり、アントラセンを洗浄するための溶剤として使用するか、製造目的で使用されるアルコールを飲用に適さないものにする以外には、その用途はまだ見つかっていません。この国では、粗製のウッドスピリットに混ぜて変性アルコールを作る方法が用いられています。ピリジン塩は1881年にマッケンドリックとデュワーによって解熱剤として作用することが示されましたが、現在まで薬局には導入されていません。私たちにとって塩基の主な関心事は、それがコールタール炭化水素と同様に互いに関連している塩基のグループの一種であるという事実にあります。つまり、コールタールでは、[180ページ]ピリジンに加えて、キノリンと呼ばれる塩基があり、これはピリジンと、ナフタレンとベンゼンの関係と同様に関連しています。同様に、コールタール塩基であるアクリジンはアントラセンと共存しており、これはキノリンと、アントラセンとナフタレンの関係と同様に関連しています。これら3つの炭化水素は、3つの塩基と比較可能であり、ピリジンがベンゼンから派生するのと同様に、これら3つの塩基もそれらから派生したものとみなすことができます。

ベンゼン … … … ピリジン
ナフタレン … … キノリン
アントラセン … … … アクリジン
これらの塩基とその同族体の一部は、骨の破壊蒸留によって生成される悪臭を放つ油（ディッペル油、あるいは骨油）に含まれており、このグループはしばしばピリジングループと呼ばれる。マゼンタの製造における副産物として得られるホスフィンと呼ばれる色素（94ページ）はアクリジンの誘導体であり、1881年にルドルフが発見した黄色の色素は、アニリンのアセチル誘導体を塩化亜鉛と加熱して得られるもので、キノリンの同族体の誘導体である。「フラバニリン」として知られるこの染料は現在では製造されていないが、1884年にO・フィッシャーとケルナーがホスフィンの構造を発見するきっかけとなったことは興味深い。

[181ページ]まず最初に検討すべき解熱剤は、キノリン誘導体です。この塩基は1834年にルンゲによってコールタール中に発見され、1842年にはゲルハルトによってキナアルカロイドの一種であるシンコニンをアルカリ蒸留することで得られました。ここで注目すべきは、コールタール中のキノリンは、アニリンと同様に技術者にとって何の役にも立たないということです。これらの塩基は、タール中に十分な量含まれていないため、経済的に有利な分離・精製は不可能です。もし染料産業がこのアニリン源にのみ依存しなければならなかったとしたら、その発展は不可能だったでしょう。しかし、化学の進歩によってベンゼンからアニリンを大量に得ることができるようになったように、科学はキノリンを自由に使えるようにしたのです。この重要な発見は1880年にオランダの化学者スクラウプによってなされました。彼は、ニトロベンゼンの存在下でアニリンを硫酸とグリセリンと加熱するとキノリンが生成されることを発見しました。ニトロベンゼンは酸化剤としてのみ作用し、アニリンのアミド基は炭素、水素、窒素を含む基、すなわちピリジン基に変換されます。スクラウプ法の発見は、一連の合成の出発点となり、その結果、技術的価値のある多くの製品が生み出されました。これらの合成において、基本的な変化は同じです。すなわち、[182ページ]アミド基をピリジン基に変換する反応。このような反応において、アミド基は「ピリジナイズ」されると言える。例えば、ニトロアリザリンをグリセリンと硫酸で加熱するとアリザリンブルーが得られるが、これはニトロ基のピリジナイズによるものである。同様の方法を用いて、ドエブナーとV・ミラーは1881年に、硫酸と、パラアルデヒドとして知られるアルデヒドの特定の修飾体をアニリンに作用させることで、キノリンの同族体（キナルジン）を合成した。

キノリンとその同族体であるキナルジンは、着色料の原料として利用されてきました。キノリングリーンとして知られる緑色の染料は、かつてカロとカーンの法（p. 106）によるホスゲン色素の製造と同じ方法で製造されていました。キナルジンのフタレインは、1882年にE.ヤコブセンによってキノリンイエローという名称で導入されました。これは硫酸の作用により可溶性のスルホ酸を生成する着色料です。

コールタール製剤の話に戻りましょう。現在、キノリンの7つの異なる誘導体が知られています。これらはいずれもアニリン、アミドフェノールなどのアミド基をピリドン化することで生成し、カイリン、カイロリン、タリン、テルミフギンといった名称で医学界で知られています。これらの化合物の製造方法についてはここでは触れませんが、人工的に合成された最初の化合物であるカイリンは、[183ページ]アルカロイドは、1881年にオットー・フィッシャーによって発見されたヒドロキシキノリンの誘導体です。これらのキノリン誘導体はすべて、特定の種類の発熱において体温を下げる性質があり、天然アルカロイドであるキニーネと競合する最初の人工物と考えることができます。解熱剤の中で最も貴重なキニーネは、キノリン塩基と関連していると考えられる理由があります。そのため、もしその合成が達成されれば（間違いなく期待されますが）、原料源としてコールタールに頼らざるを得なくなるでしょう。

1883年にルートヴィヒ・クノールによって発見されたもう一つの貴重な人工アルカロイドは、アニリンを出発点としています。アニリンと類似の塩基をジアゾ化し、そのジアゾ塩を塩化スズなどの非常に穏やかな還元剤を用いて冷下で還元すると、元の塩基よりも窒素原子と水素原子をそれぞれ1つずつ多く含む特定の塩基性化合物が生成されます。これらの塩基は1876年にエミール・フィッシャーによって発見され、ヒドラジンとして知られています。アニリンからこのようにして得られる特定の化合物はフェニルヒドラジンです。この塩基を酢酸から誘導される特定の化合物エーテル（アセト酢酸エーテル）に作用させると、「ピラゾール」と呼ばれる生成物が生成され、これをメチル化することで問題のアルカロイドが得られます。[184ページ]現在、薬学では「アンチピリン」という名前でよく知られています。

ヒドラジンの最初の工業的応用について述べるにあたり、フィッシャーがこれらの塩基を調製した当初の方法が、1883年にヴィクター・マイヤーとレッコによって改良されたことを指摘しておかなければなりません。彼らは、ジアゾ塩化物をヒドラジンに還元するために、冷塩化第一スズ溶液を用いることを発見しました。この方法により、フェニルヒドラジンをはじめとするヒドラジンの大量生産が可能になりました。あらゆる種類のアミド化合物とそのスルホ酸をジアゾ化し、ヒドラジンに還元することが可能です。この発見から、アゾ染料に関連する新しい種類の色素物質の製造が生まれました。ヒドラジンはキノン類や類似化合物と反応し、水、キノン類から発生する酸素、そしてヒドラジン類から発生する水素を脱離します。得られた生成物は、アゾ染料と性質が非常によく似た有色化合物であり、その一つが1885年にツィーグラーによって「タートラジン」という名称で発表されました。タートラジンは、フェニルヒドラジンのスルホ酸をジオキシ酒石酸に作用させることで得られる黄色の染料で、その並外れた光堅牢性から特に注目されています。

コールタール製品のもう一つの方向性[185ページ]利用されてきたのは、植物界に存在する特定の芳香族化合物の生成です。トルエンからビターアーモンドオイルを人工的に生成する方法はすでに説明しました。フェノールを苛性アルカリとクロロホルムで加熱すると、サリチル酸のアルデヒド、すなわちサリチルアルデヒドが生成され、これを乾燥酢酸ナトリウムと無水酢酸で加熱すると、トンカ豆や甘い香りのウッドラフに含まれる芳香性の結晶物質であるクマリンに変換されます。さらに、バニラビーンズの馴染みのある味と香りは、バニリンとして知られる結晶物質によるもので、植物を使わずにコールタールから得ることができます。ティーマンとハーマンの研究で、バニリンはアルデヒド基、1つのヒドロキシル基、および1つのメトキシ基を含むベンゼンの誘導体であることが示され、この化合物の合成はすぐに続きました（Ulrich、1884）。この合成の出発点はニトロ安息香酸アルデヒドであるため、ここでも原料としてトルエンを使用します。バニリンと安息香酸アルデヒドの混合物をアルコール溶媒で極度に希釈すると、「ヘリオトロープ」として知られる香水が生まれます。

悪臭を放つタールから芳香性の香水を作り出すことは、コールタール化学における最もロマンティックな出来事の一つである。[186ページ]これらの生成物は、生きた植物の知られざる生理学的プロセスによって自然が作り出すものですが、タールには、この同じ源から作られる何百もの色素と同様に含まれていません。これらの化合物は、化学技術によって元素群から構築されており、インジゴやアリザリンの場合のように、人工生成物は植物から得られるものと化学的に同一です。コールタール化合物から植物性製品を合成する最近の成果の一つに、クルミの殻に含まれる結晶性物質であるジュグロンの合成があります。1884年、ベルンセンはこの化合物がヒドロキシナフタキノンであることを示し、1887年には同じ化学者とゼンパー博士の協力により、ナフタレンからの合成に成功しました。

現在の化学分野におけるもう一つの最近の進歩は、コールタール製品が砂糖と競合するようになったことである。1879年、ファルベルグ博士は強い甘味を有するトルエン誘導体を発見した。1884年までにこの製品の製造は十分に改良され、糖尿病患者の食事など、砂糖を使わずに甘味を求める場合に香料として商業的に導入されるようになった。こうしてファルベルグは「サッカリン」という名称で、この製品に新たな可能性をもたらした。[187ページ]サトウキビ糖の300倍以上の甘味を持つ物質。強い味を持つだけでなく、発酵の影響を受けず、明確な防腐作用を持つ。コールタールサッカリンの将来はまだ未知数であるが、その利点は数多く、遅かれ早かれ最も重要なコールタール製品の一つとなることは間違いない。発酵によるアルコール生成を避けながら甘味料として利用される場合、サッカリンは特に炭酸水の製造に非常に効果的に利用されてきた。医療におけるその価値は、近年薬局方にも収載されたことで認められている。

コールタール製品に関する現代化学の目覚ましい成果は、色素、医薬品、香水の開発だけに留まりません。この美しい染料の導入は他の分野にも影響を与え、飽くなき探究心によって新たな応用分野が開拓されるまでは、全く予想もつかなかった成果をもたらしました。こうした二次的用途のいくつかは、ここで記録するほど重要です。例えば衛生工学においては、フルオレセインの強い着色力は、排水管の健全性を検査したり、井戸が不衛生な排水を受けているかどうかを調べたりするために頻繁に利用されています。[188ページ]情報源。写真撮影においても、コールタール色素は、これらの化合物の一部が持つ特定の特性により重要な役割を果たしています。

周知のとおり、通常の写真乾板は黄色や赤よりも青や紫に非常に高い感度を持つため、有色物を撮影すると、紫や青が強く写り込み、黄色や赤が弱く写り込むため、色の鮮やかさが誤って認識されてしまいます。1873年、H・W・フォーゲル博士は、感光フィルムに特定の色素をわずかに添加すると、黄色と赤に対する感度が大幅に向上し、被写体をより自然に写し出す写真が得られることを発見しました。このように染色された乾板は「等色」または「正色」と呼ばれ、これを使用することで、絵画やその他の有色物を通常の乾板よりもはるかに良好な結果で撮影することができます。このように写真芸術にもたらされた恩恵は、コールタール化学によるものと言えるでしょう。実験されてきた数多くの着色料の中で、最も効果的な特殊増感剤は、フタレインの一種であるエリスロシン、同じグループに関連する化合物であるキノリンレッド、そして 1860 年にグレヴィル・ウィリアムズがキノリンから得た不安定な青色着色料であるシアニンです。

[189ページ]写真は、もう一つの点でもタール化学者の恩恵を受けている。現在広く使用されている二つの重要な現像液は、コールタール製品、すなわちハイドロキノンとエイコノーゲンである。これらの化合物の歴史は、化学によって世に送り出されたものが、いかにして全く予想外の方向へ応用されるかを示すものとして、語る価値がある。クロロホルムがその好例である。この化合物は1831年にリービッヒによって発見されたが、麻酔薬として用いられるようになったのは発見から17年後のことである。1848年、外科手術におけるクロロホルムの有用性を初めて示したのは、ジェームズ・シンプソン卿であった。これらの写真現像液についても、同様の逸話が語られる。

前世紀半ば、フランスの化学者、ラ・ガライ伯爵は、ペルーの樹皮の抽出物から析出した結晶性物質に気づきました。この物質は当時も今も医薬品として使われています。この物質は、1806年にヴォークランがキナ酸（acide quinique）と命名した酸の石灰塩でした。1838年、ヴォスクレセンスキーはキナ酸を硫酸と酸化マンガンで酸化し、結晶性物質を得ました。この名称はヴェーラーによってキノンと改名され、既に述べたように（172ページ）、現在では同様の構成を持つ酸素分子群を指す一般的な用語となっています。[190ページ]炭化水素の誘導体。カヴェントゥとペルティエはキナ酸を加熱することでヒドロキノンを得ましたが、彼らはその本質を理解していませんでした。1844年に初めてこの化合物を純粋な状態で調製し、キノンとの関係を確立したのは、かの著名なヴェーラーでした。ヴェーラーが名付けたこの関係は、水素化キノンの性質を示すものです。この化合物は、キノンに亜硫酸などの還元剤を作用させることで容易に合成できます。

写真の世界では、現像液は無機または有機の還元剤としての性質を持つ必要があることは古くから知られており、炭化水素の多くのヒドロキシル基およびアミド基誘導体がこの範疇に入ります。例えば、ピロガロールは既にトリヒドロキシベンゼンと呼ばれていますが（146ページ）、アルカリに溶解すると急速に酸素を吸収します。これは強力な還元剤であるため、現像液として有用です。しかし、ピロガロールはベンゼン誘導体であり、必要であれば合成することも可能ですが、通常は没食子酸から作られるため、タール製品と呼ぶことは困難です。ところで、ハイドロキノンもアルカリに溶解すると還元剤として作用します。これは、写真現像液として真のコールタール製品が初めて使用された例です。この用途への使用は、1880年にアブニー大尉によって提案され、[191ページ] 特定の利点があることがわかり、広く採用されるようになりました。

化学製品の実用化が見つかれば、当然のことながらその製造が進められます。ハイドロキノンの場合、経済的な理由から、キナ酸を原料とすることは明らかに不可能でした。しかし1877年、ニーツキは、寒冷下で硫酸と重クロム酸ソーダを用いてアニリンから酸化することでキノンを製造する優れた方法を開発しました。これによりキノンの生産は工業化され、ハイドロキノンの需要が急増した際には、写真家の需要を技術者が満たすことができました。エイコノゲンは、1880年にニーツキによって発見され、1889年にアンドレセン博士によって現像液として導入された、もう一つの有機還元剤です。これはβ-ナフトールのスルホ酸のアミド誘導体であり、ナフタレンが生成炭化水素です。

トルイジンのチオ誘導体「プリムリン」（160ページ）は、発見者によって最近、非常に注目すべき特性を有することが発見されました。この特性により、この化合物はアゾ色素を用いた図柄の写真複製に利用できるようになりました。ジアゾ化されたプリムリンは、既に説明したように、通常の方法でアミンやフェノールと結合してアゾ染料を形成します。しかし、光の影響下では、ジアゾ化されたプリムリンは分解されます。[192ページ]光化学分解によって生じた生成物は、もはやアミンやフェノールとは反応してアゾ色素を生成しません。したがって、プリムリンで染色した布地を亜硝酸塩浴に浸漬してジアゾ化し、写真ネガで露光すると、光が透過した表面の部分はアミンやフェノールと反応して発色する力を失います。このようにして、布地をナフトール、ナフチルアミンなどの溶液に浸漬することで、デザインを現像できます。この発見により、写真とコールタール製品の間に新たな接点が確立されました。また、これはこの種の唯一の例ではなく、キシレン類のジアゾスルホ酸は、光の影響下以外ではフェノールと反応してアゾ染料を生成しないことも観察されています。したがって、布地にジアゾスルホ酸とナフトールの混合物を染み込ませ、デザインの下に露出させると、光が作用した表面の部分にのみアゾ色が発色します。

コールタール色素の最後に注目すべき間接的な応用は、生物学において非常に重要なものの一つです。動物や植物の組織切片の染色にこれらの色素を使用することは、顕微鏡学者にとって古くから馴染み深いものでした。[193ページ]組織の様々な成分が様々な色素に対して異なる親和性を示すため、これらの成分は顕微鏡的分析によって区別・識別することが可能です。さらに、近年、疾患において重要な役割を果たすことが明らかにされている、ほとんど目に見えない微生物は、多くの場合、特定の色素に対して特別な親和性を示し、その存在はこれによって明らかにされています。例えば、コッホは結核菌がメチレンブルーで容易に染色されることを発見し、その確実な検出を可能にしました。前述で述べた多くの染料も同様の役割を果たしてきました。純粋に実用性を重視する人にとって、コールタール製品のこのような応用は、美的観点から考えられる欠点を補うものとなるでしょう。[6]

小さな始まりから35年の間に巨大な産業が発展したが、その実際の価値を現時点で見積もるのは非常に困難である。コールタールの価値を1000万ドルと見積もっても、それほど的外れではないだろう。[194ページ]染料は、この国と大陸で年間500万ポンド生産されています。約半世紀前には実験室で非常に困難を伴い、ごく少量しか製造できなかった製品が、現在ではハンドレッドウェイトやトン単位で生産されています。[7]これらの成果を達成するために、最も深遠な化学知識と最高の技術的スキルが組み合わされました。その結果、ガス製造業者の廃棄物から、天然染料に匹敵し、多くの場合後者に取って代わる一連の染料が人類に役立つようになりました。この資源から、ピクリン酸などの爆薬、ビターアーモンド油やバニリンなどの香料や香味料、サッカリンのような甘味料（これに比べるとサトウキビの製品は微々たるものです）、写真フィルムに色を付けて最も繊細な色合いのグラデーションを再現できるようにする染料も供給されています。ハイドロキノンやエイコノーゲンなどの現像剤、街の健康維持に貢献する消毒剤、天然アルカロイドに匹敵する強力な薬など。[195ページ]生物の組織の最も奥深い構造を明らかにしたり、病気の隠れた原因を明るみに出したりする染色法も存在します。もし平凡な題材からロマンスが紡ぎ出されたとすれば、それはまさにこの現代化学の産業的発展でしょう。

しかし、このようにまとめると結果は十分に驚くべきものであり、このすべての研究の産業的重要性は国の福祉を念頭に置く人々によって認められるであろうが、先駆者たちが切り拓いてきた道を辿れるのは残念ながらごく少数の人々に限られる。我々の科学は、技術者の偉大な業績のように、その偉業の大きさを大衆の心に一挙に印象づけることはできない。しかしながら、現代の旅行者のためにフォース橋を建設することを可能にする科学的技術は、知識のない者には驚異的に見えるかもしれないが、茜や藍の色素を作り出すことを化学者に可能にした複雑な原子群の解明に匹敵し、あるいは凌駕するものである。

偉大な産業は、人類に有用なものを供給し、多くの雇用を生み出す限り、その存在を正当化する必要はない。石炭タール産業は、これまでの記述から分かるように、これらの条件を満たしている。もし、これ以上の議論が[196ページ]純粋な功利主義よりも崇高な観点からの正当化が求められる場合、それは提供できない。科学的発見を産業用途に応用した結果を辿った者なら誰でもよく知っているように、実用化は必ず純粋科学に作用し、両者に永続的な利益をもたらす。応用科学のどの分野においても、私がここで一般向けに説明しようと試みた技術分野ほど、この真理を力強く示している分野はない。現代科学の指針である純粋化学構造理論は、コールタール産業によって供給され、またそこから生じる物質によって大きく進歩した。ベンゼン分子の構造に関する基本概念は、化学理論の歴史において画期的なものであり、その重要性はいくら高く評価してもし過ぎることはない。このアイデアは、1865年にボンのアウグスト・ケクレにひらめきとして閃き、その導入以来、化学の歴史においてかつて経験したことのないような活発な研究活動が四半世紀にわたって続けられてきた。ベンゼン分子の原子構造の理論は拡張され、すべての類似化合物に適用されており、このクラスの化合物の最も豊富な供給源はコールタールです。

アイデアが[197ページ]ケクレの理論は独創的な研究を刺激するほど多作であり、タール製品の製造に顕著な影響を与えたに違いありません。近年に行われた色素の素晴らしい合成はすべて、ケクレの構想の豊かさを物語っています。1890年の春、ベルリンでベンゼン理論25周年を記念する記念集会が開催されました。この集会で、ドイツのコールタール色素産業の代表者は、この製造分野におけるドイツの繁栄は主にこの理論的概念によるものであると公に宣言しました。しかし、理論によって産業の発展が促進されたのであれば、産業が産業の発展を助けたことも事実です。

化学理論の検証には、必要な物質の供給が確実に得られるような調査が不可欠です。必要な物質はコールタールから分離され、製造目的で大規模に精製されたため、科学研究はそれほど待たされることはありませんでした。かつては希少な珍品とみなされていた製品が100ポンド単位で入手できるようになったことで、実験室規模で作業する化学者が原料を得るために行わなければならなかった骨の折れる一連の作業は、不要になりました。おそらく、それほど重要ではないでしょう。[198ページ] ケクレによって始まった化学理論の発展は、コールタール製品が技術者の所有物となったことで、一世紀も加速されたと言っても過言ではありません。言い換えれば、コールタール産業が存在していなかったならば、ベンゼン化合物の理論に関する現在の知識水準に到達するには1965年まで待たなければならなかったかもしれません。そして、コールタール産業が科学に貢献したのはこれだけではありません。製造の過程で、多くの新しい化合物や多くの新しい化学変化が偶然発見され、化学理論に大きな光を当ててきました。したがって、純粋科学というより高次の視点から見ると、コールタール産業は当然ながら最も崇高な地位を獲得したと言えるでしょう。

コールタール染料の着色剤としての価値については、ある程度の誤解があり、これを解消することが望ましい。これらの染料は褪色しやすい、つまり擦れれば落ちてしまう、光にさらされると色褪せてしまう、洗濯で落ちてしまう、つまり古い木材や植物の染料に比べてあらゆる点で劣っているという誤解が広く信じられている。こうした非難は根拠のないものだ。最も有力な反論の一つは、天然色素の中で最も古く、最も速いもの、すなわちアリザリンとインディゴがコールタール生成物であるということである。コールタール染料の中には光に弱いものもあり、[199ページ]同様に褪色しやすい植物染料は数多くあります。堅牢で美的にも正統な天然色素があるとすれば、それらに匹敵するタール染料も同様の条件を満たしています。アニリンブラック、アリザリンブルー、アントラセンブラウン、タートラジン、一部のアゾレッド、ナフトールグリーンといった染料は、天然色素と同等か、あるいはそれ以上に光の影響に耐性があります。人工黄色染料は、全体として天然黄色よりも堅牢です。現在、約300種類のコールタール色素が製造されていますが、使用されている天然染料はその約10分の1に過ぎません。後者のうち、実際に堅牢なのはわずか10種類、つまり33%程度です。人工染料のうち、極めて堅牢なのは30種類、実用的な要件を満たすのは30種類です。そのため、堅牢な天然色素は人工染料の数を大幅に上回っています。しかし、もし自然に打ち勝ったとしても、それは自然自身の資源を利用することによってのみ可能になったのです。つまり、原子の化学的性質を研究し、原子が本来持っている内部の力の働きに余地を与えることによってのみ可能になったのです。

「しかし、自然は決して良くなるのでは
なく、自然がそれを良くするのです。ですから、あなたが言うように、自然に追加する芸術は
、自然が作り出す芸術なのです
。」

[200ページ]この章で語られる物語は、以下のように時系列に要約されます。

1820年。 ガーデンがコールタールからナフタレンを発見。
1832年。 デュマとローランがコールタールからアントラセンを発見。
1834年。 ルンゲが石炭タールからフェノールを発見。
1842年。 ローランによってフェノールから調製されたピクリン酸。1862 年にマンチェスターで製造。
1845年。 ジニンによって発見されたベンジジン。
1859年。 コルベとシュミット、およびペルソーによってコラリンとアウリンが発見され、シュウ酸とフェノールから製造されるようになりました。
1860年。 コルベによるサリチル酸の合成。
1864年。 マルティウスがマンチェスターイエローを発見し、アルファナフチルアミンの製造につながり、その後アルファナフトールが製造されました。
1867年。 シーエンドルが発見したマグダラレッド。
1868年。 グレーベとリーバーマンによるアリザリンの合成により、アントラセン、苛性ソーダ、塩素酸カリウム、重クロム酸カリウムが利用され、発煙硫酸の製造が始まりました。
1870年。 最初のフタレインであるガレインは、A. v. バイヤーによって発見され、その後1871年にセルールレイン、1874年にエオシン染料（カロ）が発見されました。これらの発見により、フタル酸とレゾルシノールの製造が必要となりました。
1873年。 フォーゲルが発見したオルソクロマティック写真。
1876年。 ルサン、ポワリエ、ウィットによってナフトールからアゾ染料が導入され、ナフトール、スルファニル酸などが製造されるようになりました。
1877年。 ニーツキによるアニリンからのキノンの合成、[201ページ]1880 年にハイドロキノンの製造のために写真撮影に利用されました。
1878年。 マイスター、ルシウス、ブリューニングによって導入されたベータナフトールのジスルホ酸により、アニリン、トルイジン、キシリジン、クミジンからアゾ染料が作られる。
1879年。 カロによって導入された酸性ナフトールイエロー。
「 ビーブリッヒ緋色、ニーツキによって導入された最初の二次アゾ色。
「 ベータナフトールのニトロソスルホ酸は著者によって発見され、1883 年にナフトールグリーン (O. ホフマン)、1889 年にエイコノーゲン (アンドレセン) が続いて発見されました。
「 ベータナフトールバイオレットは著者によって発見された最初のオキサジンであり、1881年にガロシアニンがそれに続いた。
「 コールタールサッカリンはファルベルグによって発見され、1884年に製造が可能になった。
1880年。 A. v. Baeyerによるインディゴの合成。
「 スクラウプ法により合成されたキノリン。
1881年。 O. フィッシャーが導入した最初の人工解熱剤、カイリン。
「 インドフェノールはケッヒリンとウィットによって発見されました。
「 バイエル社がベータナフトールの新しいスルホ酸からアゾ染料を導入。
1883年。 L. クノールによってアンチピリンが導入され、フェニルヒドラジンの製造につながった。
1884年。 ベッティガーによって導入された、ベンジジン由来の最初の二次アゾ染料、コンゴーレッド。綿用アゾ染料の製造が始まり、ベンジジンとトリジンの大量生産につながる。
1885年。 Pfaff によって導入された、2 つの異なるアミン、フェノールなどを含むベンジジンとトリジンからの二次アゾ染料。
「 ジーグラーが発見したタートラジンの製造[202ページ]フェニルヒドラジンとジオキシ酒石酸のスルホ酸。
1885年。 ダール社がチオルビンを導入し、チオトルイジンの製造につながり、続いて 1887 年に AG グリーンがプリムリンを発見しました。
1886年。 レオンハート社がスチルベン系列の二次アゾ染料を導入した。

[203ページ]

補遺。
赤熱した炭素に蒸気を通すと、一酸化炭素と水素の混合物が生成されます。この可燃性ガスの混合物は「水性ガス」と呼ばれ、このガスの大量生産には炭素源としてコークスが用いられます。したがって、水性ガスが一般的に使用されるようになれば、コークスの用途が既に述べた用途に加えて、新たな用途が加わることになるでしょう（47ページ）。

ロンドンにおける石炭の消費量（ 46ページ）については、1890年末に発行されたロンドン市委員会の報告書によると、現在のロンドン大都市圏の消費量は年間970万9000トンである。これは1日当たり2万6600トンに相当する。実験により、石炭を開放式の火格子で燃焼させると、1～3％の石炭が未燃焼の固体粒子、すなわち「すす」の形で流出し、約10％が揮発性炭素化合物の形で失われることが証明されている。1890年までにロンドンで消費される石炭の総量は、[204ページ]この国で不完全燃焼によって無駄になっている石炭は年間4500万トンで、坑口の石炭の価値に換算すると約1200万ポンドに相当する。消費されなかった固体粒子を最低1%と見積もっても、ロンドンだけで、炭素質およびタール状の物質を毎日約266トン、揮発性炭素化合物を毎日2660トン大気中に放出していることがわかる（32ページ参照）。ロンドンの石炭価格からすると、固体可燃物だけで年間約1万ポンドを無駄にしていることになる。この煤けた煙の存在によって引き起こされる損害は言うまでもない。こうした事実は論評するまでもない。彼らは暗い暗闇と、私たちの街の植物の病弱さの中で自らを語り、「最も暗いロンドン」という言葉に新しい意味を与え、科学と法律が私たちに「脱出の道」を示すよう雄弁に訴えている。

[205ページ]

索引。
アキュム、タール油の凝縮、69

酢酸、64

アセトフェノン、178

アシッドブラウン、151

アシッドグリーン、106

アシッドマゼンタ、92

アシッドナフトールイエロー、143

アシッドイエロー、120

アクリジン、180

空気の組成、24

アルボカーボンライト、140

アリザリンブラック、172

アリザリンブルー、174

アリザリンカルミン、174

アリザリングリーン、174

アリザリンオレンジ、174

アルカリブルー、93

アミドジメチルアニリン、112

ガス液中のアンモニア、64

ガス液中のアンモニアの起源、65

石炭の分析、23

アニリンブラック、114

アニリンの歴史、75

アニリンの製造、87

アニリンイエロー、116

アンモニアの年間生産量、68

アントラセン、171

アントラセンブラウン、174

アントラセンオイル、81、167 アントラ

ガロール、174 アントラプルプリン、174アントラキノン、 173 解熱剤、179 アンチピリン、183 代替アルチル、 151 北極炭、12 ヒ酸法、90 ヒ酸回収 、94 人工アリザリン、173 人工プルプリン、173 アスファルト、176 オーラミン、106 オーリン、132 アジン、109 アゾブラック、 159アゾ 顔料、118 綿用アゾ染料、158 アゾベンゼン、119 サリチル酸からのアゾ染料、135 アゾトルエン, 119 Baeyer, A. v., インジゴ, 127 Baeyer, A. v., フタレイン, 146 バーゼルブルー, 111 Becher, 初期の実験, 34 甜菜糖栽培, 67 塩化ベンザル, 102 ベンズアルデヒド, 103 ベンゼン, 発見, 73 ベンゼン, 最終精製, 86 タール 油中のベンゼン, 73 ベンゼン理論, 196 ベンジダム, 75

[206ページ]
ベンジジン、136

安息香酸、製造、104

ベンゾ トリクロリド、102

塩化ベンジル 、102

ベルンセン、メチレンブルー、113

ベセル、木材防腐剤、70

ビーブリッヒ・スカーレット、156

生物学、染料、192

ビスマルク・ブラウン、116

ビターアーモンド油、103

ボーンオイル、180

ベッティガー、コンゴレッド、157

ブレアン、木材酸洗、70

ブリケット、178

ナフサの燃焼、86

炭素の発熱量、25

石炭の発熱量、20

石炭酸、129

石炭酸油、23、80、129

二酸化炭素、24

石炭紀、11

カロとケルン、ホスゲン染料、106

カロとワンクリン、ロゾリン酸、133

カロ、フルオレセインとエオシン、147

カロ、メチレンブルー、112

化学洗浄、83

クロロフィル、29

クリサミン、136

クリソイジン、116

ケイ皮酸、128

クレイトン、ディーン、石炭の蒸留、35

クレッグ、サミュエル、ガス技師、40

石炭、採掘量、59

イギリスの炭田、60

石炭ガス、組成、56

石炭ガス、製造、42

石炭採掘、歴史、57

石炭、起源、9

石炭、供給、59

コークス、147

コークス、組成、48

ガスレトルトコークス、45

コークス炉タール、49

コークス、用途、47

燃焼、23

石炭の組成、23

コンゴレッド、157

エネルギー保存則、18

分子の構成、95

コラリン、132

綿の染料、137

クマリン、185

クーピエ法、91

クレオソート油、163

木材のクレオソート化、70

クレゾール、131

クレゾール酸、131

白亜紀の石炭、12 クロ

セインスカーレット、156

クリスタルバイオレット、106

クミジン、155

シアニン, 188

デールとカロ、インデュリン、120

破壊蒸留、33

ジアゾ化合物、116

ジアゾ タイプ、191

ジメチルアニリン、100

ジニトロベンゼン、120

ジフェニルアミン、101

ジフェニルアミンブルー、101

分留、78

ドブナー、マラカイトグリーン、102

ドーバー、石炭下層、60

デュマとローラン、アントラセン、171

ダンドナルド、アール、初期の実験、39

アイコノーゲン、189

照明剤としての電気、62

始新世の石炭、12

エオシン、147
[207ページ]
エリスロシン188

ミルバンのエッセンス74

エクサルギン179ファルベルグ、サッカリン186

ファラデー 、 ベンゼンの発見73 ファストレッド151 アンモニアによる施肥66 火による湿気32 初流水80 フィッシャー、E.とO.、ロザニリン97 フィッシャー、ヒドラジン類183 フィッシャー、マラカイトグリーン103 フラバニリン180 フラボプルプリン174 フルオレセイン147 フットパウンド19 分留78 フリッチェ、アニリン75 ガレイン146 没食子酸146 ガロシアニン162 ガンビン161 ガランシン168 庭ナフタレン, 139 ガス生産者, 57 石炭から得られるガス, 45 ジラールとデ・レール, ロザニリンブルー, 92 グルコシド, 169 ゲーテ, コークス炉訪問, 48 グレーベとリーバーマン, アリザリン, 170 グラファイト, 12 グレスラー, アシッドイエロー, 120 グリーン, AG, プリムリン, 160 グリース, ジアゾ化合物, 116 ヘイルズ, スティーブン牧師, 石炭の蒸留, 37 ホフマン, タール油中のベンゼン, 73 ホフマン, アニリンから得られるレッド, 89 ホフマンスミレ, 93 同族列, 152 馬力, 22 ハル教授, 石炭供給, 59 ヒドラジン, 183 ベンゼン系炭化水素, 82 水素、発熱量、25 ハイドロキノン、189 ヒプノン、179藍 、124 藍の合成、126 インドフェノール、162 インデュリン、121 染料、160 ヨウ素緑、94 鉄の製錬、16 鉄くず、87 等色板、188 異性体、88 ジュール、熱の機械的当量、19 ジュグロン、186 ジュラ紀の石炭、12 カイリン、182 ケクレ、ベンゼン理論、196

KekuléとHidegh, アゾ染料, 135

Koch, 結核, 193

Köchlin, ガロシアニン, 162

KöchlinとWitt, インドフェノール, 162

Kolbe, サリチル酸, 134

KolbeとSchmitt, フェノール染料, 132

Kyanol, 75

Lampblack, 139 , 166

Laurent, フェノール, 131

Laurent, フタル酸, 143
[208ページ]
ローラン、ピクリン酸、136

ラウト、メチルバイオレット、98

ラウトのバイオレット、111

レオンハルト社、スチルベン染料、137

ライトフット、アニリンブラック、114

軽油、80

軽油の初期の用途、71

リスター、消毒手術、131

ロンドン、石炭の導入、58

ロンドン、ガス照明、40 ル

シゲンバーナー、163

マダー、168

マグダラレッド、149

マゼンタ、歴史、89

マラカイトグリーン、102

マンチェスターブラウン、116

マンチェスターイエロー、142

マンスフィールド、ベンゼンの単離、73

マンスフィールドの蒸留器、77

肥料、66

マーシュガス、32

モーブ、発見、74

石炭の機械的価値、22

メドロック、マゼンタ法、90

塩化メチル、99

メチレングリーン、113

メチルグリーン、101

メチルバイオレット、98

ミルベーン、エッセンス、74

マードック、石炭ガス導入、40

ナフタレン、年間生産量、141

石炭酸油中のナフタレン、130

ナフチオン酸、151

ナフトールグリーン、161

ナフトールオレンジ、151

ナフトール類、141

ナフチルアミン類、142

ナタンソン、アニリンレッド、89

ニュートラルレッド、111

ニュートラルバイオレット、111

ニューブルー、161

ニコルソンブルー、93

ニコルソン、マゼンタ法、90

ニーツキ、アジン、109

ニーツキ、ビーブリッヒスカーレット、156

ニーツキ、キノン、191

ナイトブルー、106

ニグロシン、121

硝化、66

ニトロベンゼン法、91

ニトロソジメチルアニリン、111

非石炭紀石炭、11

タール中の化合物の数、81

古期赤色砂岩、石炭、12

漸新世褐炭、12

オルソクロマティックプレート、188

オキサジン、162

ガス精製用鉄酸化物、44

パラフィン油およびワックス、50

特許燃料、178

香水、185

パーキン、アリザリン、170

パーキン、藤色の発見、74

染料の耐久性、198

ペルム紀の石炭、12

ペルソ、フェノール染料、132

医薬品、178

フェナントレン、 172

フェノール、129

ホスゲン染料、106

ホスフィン、94、180

写真現像液、189

フタレイン、146

フタル酸、143

ピクリン酸、136

ピッチ、81、176

植物の成長、26

ポンソー、151

一次アゾ染料、156

プリムリン、160
[209ページ]
プロピオール酸, 128

プルプリン, 169

ピラゾール, 183

ピリジン, 87

ピリジン塩基, 179

ピロガロール, 146

キナルジン, 182

キナ酸, 189

キノリン, 180

キノリングリーン, 182

キノリンレッド, 188

キノリンイエロー, 182

キノン, 172

ホリデーランプを読む, 72

炭化水素の精留, 84

レゾルシノール, 145

ローダミン, 148

ロッセリン, 151

ローマの石炭採掘, 57

ロザニリンブルー, 92

ロザリン酸からのロザニリン, 133

ロザリン酸, 132

ルンゲ, キヤノール, 75

ルンゲ, タール中のフェノール, 131

サッカリン, 186

サフラニン, 108

サリチル酸、134

サリチルアルデヒド、185

サロール、179

シーエンドル、マグダラレッド、149

スコットランド、シェールオイル産業、53

石炭、58

二次アゾ染料、156

シェールの性質、51

シェールオイル産業、50

スクラウプ、キノリン、181

亜硝酸ナトリウム、119

太陽エネルギー、28

ソリュブルブルー、93

ソルベントナフサ、86

蒸気機関、20

スチルベンアゾ染料、137

石炭の構造、15

スルファニル酸、150

硫酸、45

太陽光、石炭のエネルギー源、30

外科手術、防腐剤、131

タール蒸留、77

タール、最初の利用、69

コークス炉からのタール、49

タール、量石炭から得られるもの, 45

タートラジン, 184

第三紀の石炭, 12

タリン, 182

テルミフジン, 182

チアジン, 113 チオ

ジフェニルアミン, 113

チオルビン, 160

木材の酸洗い, 70

トリジン, 136

タールからのトルエン, 81

トルバン丘陵の石炭, 52

木材の石炭への変換, 31

三畳紀の石炭, 12

トリメチルアミン、99

トリニトロフェノール、136

トリ フェニルメタン、 97

結核菌、193

ターキーレッド、170

アンダークレイ、13

ウンベルドルベン、クリスタリン、75

石炭の用途、16

バニリン、185

最近の植物性鉱床、13

ベルギン、アニリンから作られた赤、90

ビクトリアブルー、106

ビクトリアイエロー、137

ヴィナス、99

ヴィンセント、塩化メチル、100
[210ページ]
ビオラニリン121

石炭の無駄遣い32 203 水25 水性ガス203 ワトソン・ビショップ コークス炉タール50 ワトソン・ビショップ 石炭の蒸留37ウィールデン製鉄 業17 ウィテカー W. イングランド南東部の石炭60 ウィンザー ガス導入促進41 ウィット アジン109 ウィット クリソイジン116 ウィット ナフトールオレンジ150 木酢液64 木質繊維26 ウルフ ピクリン酸136 タールからのキシレン81 キシリジンスカーレット153 ヤング ジェームズ 燃焼油51 チーグラー タートラジン184 ジニン ベンジダム75

終わり。

Richard Clay & Sons, Limited、ロンドン＆バンゲイ。

[1ページ目]

キリスト教知識促進協会の出版物。

科学のロマンス。

科学が大衆にとって、現代のロマンス小説と同じくらい大きな興味と啓発性を持っていることを示す一連の本。

スモールポスト8vo、布製ボード。

世界の誕生と成長。AH Green教授（MA、FRS 1s ）による講義。

シャボン玉とそれを形成する力。CV Boys , ARSM, FRSによる講義。多数の図解付き。2ページ、 6ページ。

こま回し。J . ペリー教授(ME、D.Sc.、FRS) 著。多数の図解付き。2秒、 6日。

植物の病気。マーシャル・ワード教授著。多数の図版付き。2ページ、 6ペンス。

火口箱の物語。チャールズ・メイモット・タイディ（MB、MS、FCS）による講義集。多数のイラスト付き。2ページ。

『時と潮。月のロマンス』。アイルランド王立天文学者、サー・ロバート・S・ボール（法学博士）著。挿絵入り。2ページ、 6ページ。[2ページ目]

健康のマニュアル。

8冊、128ページ、柔らかい布張り、価格は1シリング。

健康と職業。BWリチャードソン弁護士、FRS、MD著

住居と健康の関係（ FSBショーモン医学博士、FRS著）

健康のパーソナルケアについて。故EAパークス医学博士、FRS著

水、空気、そして消毒剤。W・ノエル・ハートリー氏（キングス・カレッジ）著。

初等科学のマニュアル。

外冊8冊、128ページ、挿絵付き、柔らかい布張り、各1シリング。

生理学。著者：F. le Gros Clarke、FRS、セント・トーマス病院。

地質学。TGボニー牧師（ケンブリッジ大学セント・ジョンズ・カレッジ会員、故講師、MA、FGS）著。

化学。アルバート・J・バーネイズ著。

天文学。WHM Christie、MA、グリニッジ王立天文台。

植物学。ロンドン大学キングス・カレッジ植物学教授、ロバート・ベントレー著。

動物学。ケンブリッジ大学動物学・比較解剖学教授、アルフレッド・ニュートン（MA、FRS）著。

物質と運動。故J・クラーク・マクスウェル（ケンブリッジ大学トリニティ・カレッジ修士）著。

分光器とその働き。故リチャード・A・プロクター著。

結晶学。ヘンリー・パリン・ガーニー（ケンブリッジ大学クレア・カレッジ修士）著。

電気。故フリーミング・ジェンキン教授著。

[3ページ]

自然史散歩。

Fcap. 8vo、多数の木版画、布張りボード付き、各2シリング、6ペンス。

鉱物を求めて。故DTアンステッド（MA、FRS）著

湖と川。COグルーム・ネイピア、FGS

レーン・アンド・フィールド。故J・G・ウッド牧師（MA）著

山と荒野。J・E・テイラー（FLS、FGS、『サイエンス・ゴシップ』編集者）著。

池と溝。MC Cooke、MA、LL.D.著。

海岸。P・マーティン・ダンカン教授（MB（ロンドン）、FRS）著

ウッドランズ。MC Cooke著、MA、LL.D.

地下。JEテイラー、 FLS

写真立体地図シリーズ。

(特許取得済み) サイズ 19 インチ x 14 インチ。

イングランドおよびウェールズ。—スコットランド。—ヨーロッパ。
秒。 d.
学者によって埋められるべき地名や川の名前 それぞれ 0 6
川や地名とともに 「 0 9
地名、郡、国名を色分けして表示 「 1 0

アジア。
学者によって埋められるべき地名や川の名前 「 0 6
川や地名とともに 「 0 9

サウスロンドン。
地名など付き。 「 0 6

壁掛け地図。—イングランドとウェールズ。
（サイズ56インチ×46インチ）キャンバスにローラーで貼り付け、ニスを塗った 「 12 0
これらの地図は、それぞれの国を実際の地形図のように表現しており、
地球の表面の形状を正確に表しています。

[4ページ]

その他の出版物。

 秒。  d.

動物の創造（The）。動物学入門書として人気の高い作品。故トーマス・ライマー・ジョーンズ（FRS）著。木版画488点。8冊目以降。布張り 7 6

ありふれたものの中にある美。J・W・ウィンパー夫人による12枚の自然からの絵とカラー印刷。「地下生活」などの著者による解説付き。4トン。布張り 10 6

鳥の巣と卵。卵の絵が描かれた22枚のカラープレート付き。16ヶ月の正方形。布製のボード。 3 0

英国の鳥たちの生息地。故C・A・ジョンズ牧師（BA、FLS）著。ウルフとウィンパーによる190点の版画付き。8冊目以降。布張り 6 0

顕微鏡の夕べ― あるいは、動物の微細器官と形態の研究。フィリップ・H・ゴス（FRS）著。木版画112点。8冊目以降。布張り 4 0

『シダのポートフォリオ（The）』。フランシス・G・ヒース著（「シダの見つけ方」他）。15枚の図版は、実物大で精巧に描かれ、自然から得た美しい色彩と解説文が添えられている。布張り。 8 0

英国の魚類自然史：その構造、経済的利用、そして網と釣り竿による漁獲。故フランク・バックランド著。多数の挿絵付き。クラウン8冊。布張り 5 0

野の花。故C・A・ジョンズ牧師（BA、FLS）作。多数の木版画付き。800枚以上。布張り 5 0
[5ページ]
英国の森の樹木。故C・A・ジョンズ牧師（BA、FLS）著。木版画150点。8冊目以降。布張り 5 0

植物の奇怪と驚異、あるいは植生の珍奇。MC Cooke著（修士、法学博士）。多数の挿絵付き。8冊目。布張り。 6 0

人間とその手仕事。故J・G・ウッド牧師（「レーン・アンド・フィールド」などの著者）著。約500点の挿絵付き。大判8冊組。布張り 10 6

聖書の博物誌（The Natural History of Bible）。『イスラエルの地』などの著者、キャノン・トリストラム牧師著。多数の挿絵入り。クラウン8巻。布張り 5 0

『自然とその従者たち、あるいは動物界のスケッチ』。セオドア・ウッド牧師著。多数の木版画付き。大判8冊組。布張り 5 0

『オーシャン（その）』。フィリップ・ヘンリー・ゴス（FBS）著、『顕微鏡の夕べ』の著者。51点のイラストと木版画を収録。8冊目以降。布張り 3 0

『鳥の仲間たち』。セオドア・ウッド牧師著。多数の挿絵入り。全8巻。 布張り 2 6

『昆虫の仲間たち』。セオドア・ウッド牧師著。多数の挿絵入り。全8巻。布張り 2 6

『昆虫の敵』。セオドア・ウッド牧師著。多数の挿絵入り。全8巻。布張り 2 6

我らが島大陸。オーストラリアのナチュラリストの休日。J・E・テイラー著、FLS、FGS、地図付き。Fcap。8冊。布張り 2 6
[6ページ]
『わが国の歌姫たち』。アン・プラット著、『Wild Flowers』の著者。72枚のカラー図版付き。16か月。布張り 6 0

セルボーン（自然史）。ギルバート・ホワイト牧師著。口絵、地図、木版画50点付き。8冊目。布張り 2 6

海で働く人々。MC・クック著、修士、法学博士。80ページ掲載。多数の挿絵入り。布張り 5 0

道端のスケッチ。F・エドワード・ヒューム（FLS、FSA）作。多数の挿絵入り。クラウン8冊。布張り 5 0

シダの見つけ方。フランシス・G・ヒース著、『シダのポートフォリオ』などの著者。多数のイラスト付き。Fcap。8冊。布張り 1 6

野の花。アン・プラット著、『我らがネイティブ・ソングスターズ』などの著者。192枚のカラー図版付き。上下巻。16か月。布張り 12 0

ロンドン:
Northumberland Avenue、Charing Cross、WC;
43、Queen Victoria Street、EC
ブライトン: 135、North Street。

脚注:

[1]「石炭の精霊に関する実験」、Phil. Trans. （要約版）、第8巻、295ページ。

[2] 石炭委員会報告書（1866-71年）第1巻

[3] 1889年にプライスウィリアムズ氏が王立統計協会で発表した論文の中で、著者は、ベッセマー法の導入やその他の経済的改良により、鉄鋼製造に使用される石炭の量は1867年には総生産量の約16.5%にまで減少したと指摘しています。

[4]この意見はイギリスには当てはまりません。イギリスの物品税規制により、純粋な木酒の使用を必要とする製造業は事実上廃止されました。

[5]上記の執筆以降、カール・ホイマンによってドイツで藍の新たな合成方法が発表された。これらの発見の商業的側面については、もちろん現時点では意見を述べることは不可能である。

[6]上記が書かれて以来、コッホの結核菌に関する研究は継続され、結核患者への接種に用いられる、現在では世界的に有名なリンパ液の発見に至りました。

[7]ヨークシャーにあるある大きな工場には、一組の蒸留器が常時稼働しており、純粋なアニリンを月産200トン生産しています。この工場の石炭消費量は月2000トンで、年間2万4000トンに相当します。

転写者のメモ:

注釈なしで句読点が修正されました。

スペルとハイフネーションの不一致は原文のまま保持されています。

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍 石炭の終わり、そしてそこから得られるもの ***
《完》