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ランタノイドの性質と利用


 どうもこんばんはライネです。
 今日はランタノイドの性質と利用について見ていきましょう。

ランタノイド


 基本的な考え方としてランタノイド達は、活動的な電子を抱えているとお考えください。
 元素で言うと第1・第2族、そして第12及び第13族以降の「典型元素」たちは、
 電子の空席は最も外側に少しあるだけで、その内側に電子の空席がなく、
 比較的整然としているようです。

 ところが、遷移元素やランタノイドなどは、内側に電子の空席があるため、
 十分なエネルギーをもらうと電子が一個外側へ動くことがあるのだそうです。
 この性質がどうやらランタノイドに共通する光や磁石に関係する性質を生んでいるようです。
 また、ランタノイドは全てが「希土類(レアアース)」となっています。

 

 セリウムは最もたくさんあるランタノイドで、様々な用途がある元素のようです。
 特にX線を吸収するという性質があるため、ガラスやサングラスなどにも使われているようです。

 また、金属状態のセリウムは燃えやすく、ひっかくだけでも火花が出るものらしく、
 ライターの発火石として使われているそうです。
 ただ、完全にセリウムだけでつくると燃えすぎるので鉄と混ぜて薄めてあるようです。


 ランタノイド達はかなり似ているため、
 プラセオジムじゃなくちゃいけないことというのは少ないようです。
 というより、この辺になると見つけるのも一苦労だったようで、
 ランタノイド達は全部ひっくるめてひとつの元素だと思われていたこともあったようです。
 その後だんだんと違う元素だとわかり分けられたのですが、
 プラセオジムは次のネオジムとあわせてシジミウムという元素だと
 考えられていた時代もあったようです。



 ネオジムは解りやすいくらいの用途がある元素です。
 電気が必要な磁石(電磁石)ではなく、
 最強の磁力をもった磁石(永久磁石)作るためにネオジムが使われています。

 どれくらい強いかと言うと、最も磁力が強い状態のネオジム磁石は、
 完全にくっ付いてしまうと普通の人では引きはがせないくらいだそうです。
 ただし、高温になるとくっ付く力が弱まるという性質もあるようです。



 プロメチウムは放射性元素で、安定同位体が存在しません。
 それゆえ、人工的に作られ無ければほとんど存在していない元素でもあります。
 昔はあまり放射線について深く考えられなかったからか、
 青白く光る性質を利用して、夜でも光る塗料とされていましたが、
 その危険性から現在は違うものが使われているそうです。

 なお、塗料に使われたプロメチウム147の半減期は2.6年なので、
 昔買ったものでも、もうほとんどプロメチウムではないものに変わっているハズです。



 サマリウムはネオジムに次ぐ磁石の原料として使われており、
 またネオジム磁石の弱点であった高温でも磁石の性質を保つことができるそうです。

 
 ユウロピウムは、昔のテレビにおいて赤い色を出す時に使われていたらしいのですが、
 現在はほとんどがLEDにとってかわられているので、目にする機会は減ったようです。



 ガドリニウムは常温で磁石ではないのですが、磁石への反応が強い元素なのだそうです。
 なので、MRIという磁石で身体の中の様子を探る装置を使うときに、
 注射することで体の中の様子を探る時に使われるようです。
 また、中性子を取り込む力が強いらしく原子力発電を緊急停止するときにも使われます。



 テルビウムにコバルトなどを混ぜたものは熱を受けると磁石に反応し、
 冷えると反応しなくなるという不思議な性質を持っているようです。
 ですので、熱を加えつつ磁石を当てて形を変えた後で冷ますと、
 磁石を放しても形がそのままになるわけです。

 これを応用して、MOディスクというものが作られたのですが、
 最近ではあまり見かけなくなったようです。



 ジスプロシウムも中性子を取り込む力が強いので、原子炉のコントロールに使われています。
 また、ユウロピウムと合わせて「ルミノーバ」という塗料に使われているそうです。
 こちらはプロメチウムと違って放射線を出さないうえに、
 従来製品の10倍以上の明るさという製品なので、現在世界中で使われています。
 なお、これを作っているのは根本特殊化学という日本企業です。
 


 ホルミウムはガドリニウムのように磁石に反応する力が強いそうです。

 

 エルビウムは、光を増幅させる性質があるそうです。
 簡単に言うとエネルギーを受けると、エルビウムの電子の軌道が変わるのですが、
 この状態のエルビウムに光を当てると、今まで溜めこんでいたエネルギーを光に変えて
 飛び出してくるのだそうです。
 その結果元の光のだいたい100倍以上の光を放出してくれるようになるというわけです。

 光ファイバーにまぜておくことで、この性質を利用して、
 強い光を使った信号のやり取りができるのだそうです。


 最後にツリウムですが、ほとんど利用されていない寂しい元素です。
 利用されていないため、だれも発掘しようとせず、数が少ないので、お値段が高く、
 高いから利用されないという困った状況にあります。
 誰かが画期的な利用方法をみつけて、たくさん使われるようになれば、
 採掘量も増えてお値段が安くなるとは思いますが・・・
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現在この世界のことを勉強中。
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