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2020年5月11日月曜日

【ゆっくり解説】周期表の全ての元素を解説!Part3【Voiceroid解説】#7


【科学動画で受験シリーズ #7】

世間では先週はGWだったらしい。
GWあったやつ全員タリウム飲んでハゲろ彡⌒ミ Tl\ (´・ω・`)

コメント付きで見たい方はこちら(ニコニコ版)
https://www.nicovideo.jp/watch/sm36840054

Part1:http://www.deltas-m.com/2020/04/part1voiceroid-3.html
Part2:http://www.deltas-m.com/2020/04/part2voiceroid4.html

文章で読めるよう、一応原稿を公開しておきます。


­­­ハフニウムHafnium


ハフニウムは銀白色の固体です。
強度や融点が高く、耐腐食性に優れ、中性子を吸収しやすいという性質があるため、原子炉の制御棒の材料に使用されます。

一個上のジルコニウムと同じ役割?

いえ、あれは燃料棒、こちらは制御棒です。

ハフニウムとニオブの合金は温度変化を受けても劣化しない性質があります。
そのため、温度変化の大きい環境下にある人工衛星や宇宙船の制御ロケット等に利用されています。

名前の由来はデンマークの首都であるコペンハーゲンのラテン名「ハフニア(Hafnia)」からです。

タンタル Tantalum

タンタルは光沢のある灰色金属で、見た目は他の金属と比べても特に白金に近いです。
硬くて延性に優れていて、加工しやすいことが特徴です。
また金属単体では3番目に融点が高く、耐酸性を誇ります。

タンタルは生体適合性が非常に高く、体液と反応しづらいため、人工骨や歯のインプラント治療などに用いられています。

また、五酸化タンタルを使ったタンタルコンデンサは小型で大容量で安定するという高性能なコンデンサで、スマホやテレビ等の電子機器に用いられます。

ルワンダとコンゴがタンタルの存在地の60%で、現在でも紛争が起きている地区もあり、配給は不安定です。

名前の由来はギリシア神話フリギアの王「タンタロス(Tantalus)」からです。

タングステン Tungsten

タングステンは非常に硬い銀白色の固体です。
すべての金属のうちで最も融点が高く、また蒸気圧は低く、細い線に加工できます。
この特徴を生かして白熱電球のフィラメントに用いられていました。

いよいよナンバーワンの性質を持つものが出始めたか。
この後にも連続して出てきますよ。

炭素とタングステンの化合物を含む合金はタイヤモンドに次ぐ硬さで、鉄の3倍の硬さ、重量は鉛の2倍近くの重さになります。
その特性を活かし、ドリルなどの切削工具材料として使用されます。

また、比重が大きく高い硬度という条件を満たしているため、砲弾などに用いられています。
しかし、似た特性をもつ劣化ウランと競合しており、安定性は高いですが値が張るため、局地的な採用にとどまることが多いです。

名前の由来はスウェーデン語の「重い石(tungsten)」からです。

レニウム Rhenium

レニウムは銀白色の固体です。
高い熱伝導性を持つため、レニウム合金は高温度用温度センサー等に用いられています。
また、過酷な環境に耐えられることから、航空宇宙産業でも活躍しています。


その他には様々なモノの触媒として用いられます。
例えば、石油改変触媒としてオクタン価の高い、すなわち質の高いガソリンを生成するために使われています。

また単体では最も硬い金属ではありますが、酸等に溶けてしまいます。

レニウムは地殻中の存在量が非常に少なく、主に鉱水鉱石中(水に溶けこんでいる鉱物)に存在します。

名前の由来はヨーロッパに流れる「ライン川(Rhein)」からです。

オスミウム Osmium

オスミウムは青みがかった銀白色の固体です。
自然界で最も密度が高く、比重の大きい金属です。
具体的には野球ボールのサイズでも約6kgになるらしいです。

空気中に放置したり加熱したりすると酸化し、猛毒かつ強烈な匂いを放つ四酸化オスミウムになります。

オスミウムとイリジウムの合金は極めて頑丈で一分の高級な万年筆の先端に用いられています。

実はオスミウムは日本でも採れ、北海道に多くあります。
しかし価格はめちゃくちゃ高く、マトモに購入できる金属としては2番目の価格の高さです。
言い忘れていましたが、1位はランタノイド元素のユウロピウム(Eu)です。

名前の由来はギリシア語の「くさい(osme)」からです。

イリジウム Iridium

イリジウムは銀白色の固体です。
地球上の存在量が非常に少ない金属ですが、隕石には多く含まれています。
恐竜が絶滅した約6650万年前の地層からイリジウムが多く発見されるため、恐竜の絶滅の原因は隕石によるものなのではないかと言われています。

また加工が難しく、単体での用途はほとんどありません。
イリジウム合金は非常に硬く、耐熱性に優れていることから自動車の点火プラグに用いられています。
その他には先程述べたように、オスミウムとの合金として万年筆に用いられます。

名前の由来はギリシア神話の虹の女神「イリス(Iris)」からです。

Irisを見るとどうしても内蔵グラフィックスのことを連想してしまう。

白金 Platinium

白金は銀白色の固体です。
酸に対して耐食性を示し、金同様に王水以外には溶けないことで知られています。


また、その輝きの美しさから装飾品としてよく見かけられます。

触媒としてもかなりポピュラーな部類に入り、馴染み深いところではハクキンカイロ等の発熱装置として使用されていたりします。

医療面でも活躍しており、例えばがんの治療薬に白金化合物のシスプラチンというものがあります。

また、2019年の5月まで白金とイリジウムの合金の分銅を原器とし、1kgの基準を定めていました。

現在では光量子のエネルギー式に登場するプランク定数を基準年経計算で求める方法に変更されています。

名前の由来はスペイン語の「小さな銀(platina)」からです。


Gold

金は金色の固体です。
単体金属ではイオン化傾向が最も小さく、王水以外には溶けることはありません。
重く軟らかく、展性と延性に富み、薄く伸ばすことができ、例え1gでも線にすれば約3000メートルまで伸ばすことが可能です。

また、金は化合物ではなく単体として産出されるため、精錬の必要がなく技術のない時代でも扱うことが容易で、様々な特性から金属の王様的な存在として古くから認識されていました。
かつてはこの神秘的な金属を生み出すことを目標にした学問「錬金術」なども存在していました。
長い年月を経ても変化しないことから、不老不死との関連も研究されたそうです。


因みに現代では水銀の安定核種に中性子を照射すると放射線同位体が形成され、コレがβ崩壊する事によって金の同位体が得られることが分かっています。
ただしこれは放射線同位体で安定せず、我々の知っているような金ではなく、それを安定同位体の金にしようとすれば長い年月がかります。
そもそも、放射線同位体の金を得るためのエネルギーのコストと金の時価は比べ物にならないくらいであるため、残念ながら現実的ではありません。

賢者の石は現代科学でも実現できていないと言っても良いでしょう。

さて、そんな金の使用用途ですが、工学、化学、医学、などなど、様々な分野に使われています。

工学ではやはり電気伝導体として用いられます。
金は銀、銅に次いで伝導率が高い金属です。
伝導率の高い銀や銅が採用されず、金が採用されるのは空気中で銀は硫化、銅は酸化してしまうためです。
また電磁波を良く反射するため、宇宙産業によく用いられます。

化学では触媒として利用されています。
かつては極めて不活性であると考えられてきた金ですが、1987年に春田氏らが金属粒子経の制御により様々な物に活用できることが判明しました。
コレにより、金の合金の研究が一気に進められたそうです。

医学では金歯や癌の抑制治療、抗リウマチ薬などに利用されています。

その他にも金は硬貨としても使われていた過去がありますし、金によって一刻の貨幣価値を決める「金本位制」という制度も誕生しました。

そんな人間界の様々な物に影響をもたらした金属の王様ですが、なぜかうp主が触れるとかぶれます。
うp主の体は化学的なものには人間としては並の耐性があり、アセトンくらいなら素手で扱っても大丈夫ですし、イオン化傾向が高いニッケルでも金属アレルギーの症状は出ませんでしたが、なぜか金だけ触れると駄目です。

[アセトンは皮膚からも吸収されるので、一応注意。肝臓が強ければ良い。]

嫌われてて草。

他の金属では起きないんですよ。ニッケルも大丈夫なんです。
金属アレルギーって通常、イオン化傾向の大きい金属ほど起こりやすく、重症化しやすいはずなんですが、イオン化傾向の最も小さい金だけ触れられない。
ちょっと意味が分かりませんね。

なぜ私を拒むのだ金よ。

元素記号の由来はラテン語の「太陽の輝き(Aurum)」からで、名前の由来はインドヨーロッパ語の「黄金(geolo)」からです。


水銀 Mercury

水銀は銀白色の液体です。
水銀は常温(15~25)の範囲で液体になる唯一の金属です。
身近なところでは温度計や体温計等に使われていました。
また、水銀化合物は消毒薬として使われたこともあります。

しかし水銀は毒性が強いため、現在では使用を避けるようになってきています。

1980年代までは水銀合金(通称アマルガム)は優秀な歯の詰め物として活用されていましたが、現在では逆にそれらを除去するための治療が存在します。

また1950年代に熊本県水俣で発生した水俣病は、メチル水銀による環境汚染が引き起こした中毒性神経疾患です。

名前の由来はローマ神話の商売の神「メルクリウス(mercurius)」からです。

タリウム Thalium

タリウムは銀白色の軟らかい固体です。
見た目と性質は鉛に酷似していますが、化学的挙動はカリウムに近い金属です。
タリウムは毒性が高く、かつてはネズミや虫の駆除に使われていましたが、皮膚に接触するだけで吸収されてしまうため、現在では使われていません。
タリウム中毒の症状は様々ありますが、特徴的な症状としてハゲるという症状があります。
また髪の話してる・・・

タリウムの放射線同位体は心筋血流に使用されるなど、医療の分野で活躍しています。
また、タリウムと水銀の合金は水銀よりも融点が低くなるため、極地用の温度計に使われています。

名前の由来はギリシア語の「緑の小枝(thallos)」からです。


Lead

鉛は銀白色の柔らかい固体です。
鉛は価格が安く、金属の中でも思い部類に入るため重りとしてよく用いられます。
また、鉛は低融点で軟らかく加工が非常に容易です。
そのため、スズと組み合わせ金属同士の接合や、ハンダとして利用されます。
そして鉛を電極に用いた鉛蓄電池は車などに用いられます。
鉛蓄電池を車のバッテリーとして使用する理由は、安定性が高く、継ぎ足し充電によるダメージや電圧降下(メモリー効果)が存在せず、使いながら充電する使い方が適しているからです。
また、二酸化ケイ素と酸化鉛からなる鉛ガラスは放射線遮断物として利用されます。

コレほど多くの使い道がある鉛ですが、毒性が存在するため、慢性的に暴露する状態は出来れば避けたほうが良いでしょう。
最近はハンダなども鉛を使用しないハンダなども増えてきています。
ただ一定量であれば尿として排出されるため、過度に気にする必要はありません。

古くから存在する元素であるからか、英語名での名前の由来は不明です。
元素記号Pbは「鉛(plumbum)」からです。

ビスマス Bismuth

ビスマスはわずかに赤みがかった銀白色の軟らかい固体です。
ビスマスと言えば結晶というイメージが有る人も多いのではないでしょうか。
ビスマスは融点が比較的低く、鍋などで融解させ、凝固すると特徴的な結晶ができます。
ビスマスの結晶で包丁を作っている人もいましたね。
結晶自体はとても簡単にできるため、皆さんも一度やってみてはいかがでしょうか。
毒性もありません。

ビスマスの工業的な用途に「超伝導ケーブル」があります。
超伝導ケーブルは電気抵抗がほぼ0という特徴があります。
しかし、どうして電気抵抗がビスマスを加えることでゼロになるのかはまだ分かっていません。
その他、ビスマスは火災用スプリンクラーや胃潰瘍などの治療薬として用いられています。

名前の由来はラテン語の「溶ける(bisemutum)」からです。

ポロニウム Polonium

ポロニウムは銀白色の固体で、安定同位体が存在せず、全て放射線同位体です。
これはあの有名なキュリー夫妻の発見した元素です。
昇華性があり、化学的性質はテルルやビスマスなどに類似します。

放射性物質であるポロニウムが放つ熱を電力に変換して、原子力電池として用いられます。
また、繊維から静電気を取り除くポロニウムブラシというものもあります。
ポロニウム210は暗殺の手段として用いられて来たのではないかと言われています。
例えば2006年にイギリスで発生した、ロシア連邦保安庁の情報部員の不審事件ではポロニウム210が被害者の尿から検出されたことが明らかとなっています。
ポロニウム210の放つ放射線の99%はα線で、α線は紙一枚で遮断されるため、発見しづらい上、仕掛け人が被爆せず、なおかつ被害者を即死させないことから暗殺用薬物に非常に適した物質です。

名前の由来はキュリー夫人の故郷「ポーランド(Poland)」からです。

アスタチン Astatine

アスタチンは黒色固体だと推定されている、安定同位体の存在しない元素です。
アスタチンは半減期が短く、実験している最中にどんどん崩壊してしまうため、化学的、物理的性質はあまり分かっていません。
また、自然にはほとんど存在せず、人工の元素と言っても良いでしょう。
発見時はサイクロトロンで加速したα線をビスマスに衝突させ、アスタチンを得ました。
アスタチンの産業での利用用途は今のところ無く、研究利用に留まっています。
ただ半減期が短くα線を放出するため、癌治療への活用が期待されています。

名前の由来はギリシア語の「不安定な(astatos)」からです。

ラドン Radon

ラドンは無色の希ガスに属する気体です。
安定同位体は存在せず、強い放射能を持っています。

かつては非破壊検査やがん治療に用いられていましたが、扱いが難しいことから現在では使われていません。

また、お湯にラドンを含んだ「ラドン温泉」という放射能泉なんてものがあります。
微量のα線であれば、むしろ体の細胞を刺激し、体に良いのではないか?と言われていますが、医学的根拠はありません。
うp主も受験の前日に入りましたが、違いはよく分からなかったそうです。
因みに受験には落ちました。

だから再度受験に挑むためにこうして動画を作ってるわけだもんね。

フォローやチャンネル登録よろしくね。

で、放射能泉の話なんですが、やはり多くの方は身構えてしまうと思いますがラドン温泉に入ることをそこまで躊躇する必要はないんじゃないでしょうか。
そもそもかなりの低濃度ですし、α線は紙もすり抜けることが出来ないので、毎日入っていても問題ないレベルでしょう。一応別の問題が発生するかも知れませんが、キレイなら飲んでも大丈夫です。
しかし、源泉付近ではちょっと被爆する可能性もあるかもらしいです。

名前の由来は元素の「ラジウム(Radium)」から発生することです。

フランシウム Francium

フランシウムは安定同位体の存在しない銀白色と推定される固体です。
アスタチンのときもそうでしたが、この画像は閃ウラン鉱であり、
フランシウムを3.3×1020乗グラム含んでいるとされています。
一応この元素は合成ではなく、自然において発見された最後の元素です。
存在量は極めて少なく、用途もほぼありません。化学的性質も殆ど分かっていません。
どれほど少ないかを言えば、地殻中に多くても30g程度しか存在しないと言われています。
何度も発見の主張がなされてきましたが、いずれも誤りで予言から70年近くがたってから発見されました。
現在唯一の使用用途として生物学や原子構造の分野における研究目的に用いられています。

名前の由来は発見者の祖国「フランス(france)」からです。

ラジウム Radium

ラジウムは安定同位体の存在しない銀白色の固体です。
こちらも1898年にキュリー夫妻が発見した元素です。
しかし、キュリー夫人はラジウムの放射線による被爆を受け、白血病でなくなっています。

キュリー夫人がこの元素の実験中に交わした会話の言葉の一つにこんな言葉があったそうです。「この物質が美しい物質なら良いね。」と。
そうして誕生したラジウムは常に美しい緑色の光を放っていました。
その性質を利用しかつては夜光塗料に使われていました。
また当時、ラジウムの放射能は糖尿病、結核、胃潰瘍、癌等のあらゆる病に効果的だとも言われたり、肥料に使えば作物がみるみるうちに育つ「魔法の物質」として扱われていました。

まぁ実際は死の物質なんですけどね。

ラジウムを利用した時計の生産作業を行っていた労働者らが次々と死んでいったことから、ある時計工場の女性労働者達が訴訟を起こす事件もありました。
彼女らは「ラジウム・ガールス」と呼ばれ、映画なども作られています。

ここでは出しませんが、顎が顔の半分ほどのサイズまで膨れ上がった写真が印象的でした。

ラジウムは今では工業的な用途は無く、同位体が癌治療に用いられる程度に留まります。


名前の由来はラテン語の「radius(放射線)」からです。

次からはアクチノイドに属する元素の紹介となります。
ランタノイドでは4f軌道でしたが、アクチノイドは5f軌道に電子が入り込んでいくグループです。

アクチニウム Actinium

アクチニウムは安定同位体を持たない、青く光る銀白色の固体です。
アクチニウムはアクチノイド最初の元素で、化学的性質はランタンに似ています。
一応天然に存在し、ウラン鉱石に僅かに含まれています。

存在量が少なく、ラジウムの150倍もの放射能があるため、研究以外の用途はありません。
アクチニウムはラジウムに中性子を衝突させることで作られます。

名前の由来はギリシア語の「放射線(aktis)」からです。

トリウム Thorium

トリウムは安定同位体を持たない、銀白色の柔らかい固体です。
トリウムは豊富に存在するため、原子力発電への利用が考えられています。

化合物の二酸化トリウムは融点が高く、耐火性に優れており、その特性を活かし坩堝等に用いられています。
また、他にもレンズや真空管、ガスマントル等に用いられます。
触媒としての利用用途も存在します。

名前の由来は北欧神話の雷神「トール(Thor)」からです。

プロトアクチニウム Protactinium

プロトアクチニウムは安定同位体を持たない銀白色の固体です。
ウラン鉱に微量存在し、化学的性質はタンタルに似ています。
プロトアクチニウムはウラン鉱に微量存在します。
プロトアクチニウムは存在量の少なさと強い毒性のせいで用途はあまりありません。
あえて上げるとすればプロトアクチニウム231は海底沈殿槽の年代測定に用いられています。

名前の由来は崩壊してアクチニウムになることからアクチニウムの「前(proto)」という意味からです。

ウラン Uranium

ウランは安定同位体を持たない銀白色の固体です。

ついに来たか。

ウランはアクチノイド元素の中でも飛び抜けて存在量が多い物質です。
スズと同程度の存在量と言われています。
ただし全て放射線同位体のため、地球上の存在量は減り続けているとされています、
また、現在の天然で大量に存在する元素のうち、最も原子番号、そして原子量が大きい元素です。
ウランが人間に取り込まれると、被爆はもちろんですが、毒性として特に腎臓にダメージが与えられることが分かっています。

単体のウランは銀白色ですが、ウランのイオンの多くは黄色を呈します。
そのため、ウランのことを「イエローケーキ」と呼称する場合も多いです。

ウランの用途として有名なのはやはり核燃料や核兵器でしょう。
ウランから取れるエネルギーは絶大で、その上存在量が多いので燃料として非常に理想的なのです。
核兵器としてよく使われるウランはウラン235でウラン235の割合が高いウランを高濃縮ウランといいます。
このウラン235は国際原子力機関によって流通等が制限されています。
逆にウラン235の割合が低い、もしくは含まれていないものを劣化ウランと呼びます。
劣化ウランは比重が大きいという性質は継承しているため、砲弾などに用いられます。
タングステンの砲弾と比べ安価ですが、どうしても放射線物質であるため取り扱いが難しいです。

また、ウランの化合物の中には蓄光塗料のように光を受けると光を溜め、再び放つ性質を持つものもあるため、蛍光剤として利用されます。
中でもガラスに微量のウランを混ぜたものをウランガラスとよび、美しい蛍光緑色を呈するためかつてはコップや食器などが作られていました。
しかし、今では民間でウランを扱うことは困難なため、新たなものはほとんど生産されていません。
しかしウラン製品にはファンも多く、現在でも高値で取引されています。


因みにウランの産出国はこんな感じ。

名前の由来は同時期に発見された「天王星(Uranus)」からです。

ウラン以降の元素は基本的に全て人工的に作り出された元素で、超ウラン元素と呼びます。
超ウラン元素は全て放射性を持ちます。

ネプツニウム Neptunium

ネプツニウムは銀白色の固体です。
ネプツニウムはウランに中性子を衝突させることで作られました。
また、使用済みの核兵器や原子力発電所の使用済み核燃料などにも含まれます。

元素記号はなかったことになったニッポニウムと同じ「Np」が用いられています。
また実は正式に発表されるよりも前、戦時中に日本の理化学研究所がネプツニウムを自力で発見していました。
しかし、単離にまでに至らなかったことから正式に発見と認められることはありませんでした。

ネプツニウムはプルトニウム238の製造に使われています。
また、ネプツニウムは核分裂性のため核兵器として使用できますが、利用されたことはありません。

名前の由来はウランの次の元素のため、天王星の次に当たる「海王星(Neptune)」からです。

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