古代からの利用史を持ち、私たちの生活に深くかかわり続けている「鉛」。この元素の由来や化学的性質、鉛製品の用途から、人体への影響まで、様々な観点から学べるクイズを10問ご用意しました。鉛は私たちにとって身近な金属ですが、その歴史や科学的側面にはまだ知らないことが多いはず。この機会に、鉛に関する知識を深めていきましょう。
Q1 : 米国CDCが2021年に小児の血中鉛の参照値として採用した値はおおよそいくつか？（μg/dL）
2021年に米国CDC（疾病対策センター）は小児の血中鉛の参照値を従来の5 µg/dLから約3.5 µg/dLに引き下げました。この参照値は全国調査（NHANES）の97.5パーセンタイルを基準に決められており、参照値以下が安全であることを意味する閾値ではありません。WHOなど国際機関は鉛に「安全閾値はない」としており、可能な限り曝露を低減することが勧告されています。}
Q2 : 小児の鉛中毒で最も懸念される主な影響は何か？
小児の鉛曝露で最も懸念されるのは神経発達への影響であり、学習障害や注意欠陥、IQ低下、行動問題などが増加します。幼児や胎児は血液脳関門が未発達であり、発達中の中枢神経系が鉛の神経毒性に特に敏感です。低濃度でも長期曝露により不可逆的な神経発達障害を引き起こす可能性があるため、公衆衛生上は曝露の予防と早期発見が極めて重要です。
Q3 : 放射線防護で鉛が一般的に使用される主な理由は何か？
鉛が放射線防護材として広く使われる主因はその原子番号が大きく（Z=82）、光電効果やコンプトン散乱などの作用でX線やγ線を効率的に吸収・散乱するためです。加えて比較的高い密度と加工の容易さ、入手性の良さも実用上の利点です。遮蔽設計では厚さと密度、エネルギー依存性を考慮しますが、重元素である鉛は低〜中エネルギーの透過放射線対策に有効です。
Q4 : 有鉛ガソリンに添加されていた有機鉛化合物の代表は何か？
有鉛ガソリンに抗ノック剤として1920年代から長年使用されたのは四エチル鉛（tetraethyllead, TEL）です。TELはエンジンの異常燃焼（ノッキング）を抑えるために添加されたが、燃焼で排出される鉛が大気や土壌、人体に蓄積して神経毒性などの深刻な健康・環境問題を引き起こしたため、各国で段階的に使用が禁止・削減され、最終的に多くの国で無鉛ガソリンへ移行しました。
Q5 : 鉛の代表的な酸化数として正しいものはどれか？
鉛の代表的な酸化数は+2と+4であり、特に+2価がより一般的で安定です。これはいわゆる「惰性対効果（inert pair effect）」により、6s電子が化学反応に参加しにくくなるためで、重いpブロック元素では低い正の酸化数が相対的に安定になります。Pb(II)は多くの塩や有機錯体として存在し、Pb(IV)は強い酸化剤下で形成されることが多く、日常的・工業的には+2が圧倒的に頻出します。
Q6 : 鉛の密度に最も近い値はどれか？（室温）
鉛の密度は室温付近で約11.34 g/cm3です。この値は鉄（約7.87 g/cm3）よりかなり大きく、アルミニウム（約2.70 g/cm3）よりもはるかに重い一方で、金（約19.32 g/cm3）ほどではありません。鉛の比較的高い密度と良好な遮蔽特性、加工のしやすさから、かつては放射線遮蔽材や防音材、配管材などに多く用いられてきましたが、毒性問題のため利用には規制や代替が進んでいます。
Q7 : 鉛蓄電池（鉛酸蓄電池）が放電したとき正極と負極で主に生成される化合物はどれか？
鉛蓄電池が放電すると、正極（PbO2）と負極（Pb）の双方で硫酸イオンと反応して硫酸鉛（PbSO4）が生成されます。放電反応の総和は Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O で示され、電極表面がPbSO4に変化することにより電気エネルギーが取り出されます。充電時にはこれが逆転し、PbSO4が再びPbとPbO2に戻ることでエネルギーが蓄えられます。
Q8 : 常温常圧での鉛の結晶構造はどれか？
純鉛は常温常圧で面心立方（FCC: face-centered cubic）格子をとります。面心立方格子は原子が格子点および各面中心に配置される、比較的密な充填構造であり、金属としての延性や展性に寄与します。鉛のような重金属では原子間距離や結晶格子の対称性が機械的性質や電子的性質に影響し、同じ面心立方構造をとる金属には銅や銀、金などがあります。
Q9 : 鉛の元素記号「Pb」は何語の語源に由来しているか？
鉛の元素記号Pbはラテン語のplumbum（鉛）に由来します。古代ローマでは鉛が配管や器具に広く用いられ、その名残で英語のplumber（配管工）などの語も同根です。元素記号は化学で伝統的にラテン名やラテン化された名が由来となることが多く、鉛の場合も例外ではありません。古代からの利用史と語源が密接に結びついているため、Pb＝plumbumが正答となります。
Q10 : 鉛の原子番号はどれか？
鉛の原子番号は82です。原子番号は元素の陽子数を表し、鉛（Pb）は周期表の第82元素に位置します。電子配置は[Xe]4f14 5d10 6s2 6p2で、周期表上では典型的な重いpブロック元素に分類されます。原子番号82という値は鉛の化学的性質や酸化数の傾向、同位体の存在（例えば安定同位体204,206,207,208）などを理解する際の基本データとなります。
まとめ
いかがでしたか？ 今回は鉛クイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか？
今回は鉛クイズを出題しました。
ぜひ、ほかのクイズにも挑戦してみてください！
次回のクイズもお楽しみに。
