化 学 第二部:物質の構造

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  金属元素の化学的性質以外の分類として,【比重(密度)による分類】, 【存在量(産出量)による分類】, 【貴金属とは】  に項目を分けて紹介する。

  比重(密度)による分類

 金属を比重で分類する場合は,一般的には比重 4 ~ 5 を下回るものを軽金属( light metals ),上回るものを重金属( heavy metal )とするのが一般的である。元素単体の密度については,【元素一覧】に紹介している。
 ここでは,比重 5 未満の主な軽金属と鉛より比重の大きい重金属の例を紹介する。
 主な軽金属(比重 5 未満)の例
 リチウム Li ( 0.53 ) ,ナトリウム Na ( 0.77 ) ,カリウム K ( 0.86 ) ,カルシウム Ca ( 1.55 ) ,マグネシウム Mg ( 1.74 ) ,ベリリウム Be ( 1.85 ) ,アルミニウム Al ( 2.70 ) ,チタン Ti ( 4.50 )
 重金属(高比重)の例
 イリジウム Ir ( 22.65 ) ,白金 Pt ( 21.4 ) ,金 Au ( 19.3 ) ,タングステン W ( 19.3 ) ,ウラン U ( 19.1 ) ,水銀 Hg ( 13.6 ) ,ハフニウム Hf ( 13.3 ) ,鉛 Pb ( 11.3 )

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  存在量(産出量)による分類

 以下の ①~④ のどれか一項目を満たし,かつ ⑤ の条件にあてはまるものをレアメタル( rare metal :希少金属)という。
 レアメタル以外の金属はコモンメタル( common metal :汎用金属)という。チタン( Ti )のように,④と⑤でレアメタルに分類される元素は,精錬技術の向上などによりレアメタルからコモンメタルに変更される可能性がある。
 ① 存在する量が少ない
 ② 鉱床を作らず,広く薄く分布している
 ③ 鉱床を作っても,特定の国や地域に限定されている
 ④ 鉱物からの取り出し,精製が難しい
 ⑤ 現代の産業に欠かせない素材である
 
 現時点で,レアメタルに分類される元素は,典型元素 15種類( Li,Be,B,Ga,Ge,Se,Rb,Sr,In,Sb,Te,Cs,Ba,Tl,Bi ),希土類以外の遷移元素 15種類( Ti,V,Cr,Mn,Co,Ni,Zr,Nb,Mo,Pd,Hf,Ta,W,Re,Pt ),希土類元素 17種類の合計 47種類と考えられている。
 なお,この中でホウ素( B ),テルル( Te )は半金属元素,セレン( Se )は半金属と非金属の両性質を持つ元素である。
 希土類元素:周期表第 3 族のスカンジウム( Sc ),イットリウム( Y ),ランタノイド 15 元素の総称で,レアアース( rare earth elements )ともいう。

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  貴金属とは

 日本語で貴金属という場合には,化学変化の起こしにくい金属としての貴金属( noble metal ),産出量が少なく高価な金属としての貴金属( precious metal )の二種類の意味で用いられる。
 
 貴金属( noble metal )
 一般的には,金( Au ),銀( Ag ),白金( Pt ),パラジウム( Pd ),ロジウム( Rh ),イリジウム( Ir ),ルテニウム( Ru ),オスミウム( Os )の 8 元素を指す。
 金,銀,白金,パラジウムはアルミニウム並に軟らかく,ルテニウム,イリジウムは硬く,オスミウムは非常に硬く脆い。ロジウムはその中間の硬さである。
 白金族元素( platinum group )の多くは,融点が高く,比重が 21 から 22 と非常に高く,物質中最も重い元素である。また,酸,アルカリなどにも侵されにくい。非常に有用な触媒となるものもある。
 銅族元素(周期表第 11 属:銅,銀,金)を貴金属( noble metal )と称し,銅も貴金属に含まれる場合がある。また学問分野によっては,水銀など上記以外の元素を貴金属に含めることがある。これはイオン化傾向が水素より小さい金属という定義によるものである。
 
 貴金属( precious metal )
 ジュエリー用貴金属とも呼ばれ,8 種の貴金属( noble metal )の中で,金( Au ),銀( Ag ),白金( Pt ),パラジウム( Pd )の 4 種をいう。
 ISO 9202( Jewellery -- Fineness of precious metal alloys ),JIS H 6309(ジュエリー用貴金属合金の純度(品位) ),及びCIBJO( Confédération International de la Bijouterie, Joaillerie, Orfèvrerie des Diamants, Perles et Pierres :国際貴金属宝飾品連盟)では,4 種の金属とその合金をジュエリー用貴金属合金として定め,品位区分を設けている。
 
 【参考】
 工業材料の分類
 炭素鋼(機械構造用炭素鋼,一般構造用炭素鋼など),合金鋼(クロム鋼,ニッケル鋼,不銹鋼(ステンレス鋼),高速度鋼,工具鋼など),鋳鉄(可鍛鋳鉄,球状黒鉛鋳鉄(ダクタイル鋳鉄)など),非鉄金属(銅および合金,アルミニウムおよび合金,ニッケルおよび合金),低融点金属(Sn ,Pb ,Bi など)

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