化学と本の巻~nao blog~

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元素集 化学の巻↓

セシウム ~サマリウムについて(第5周期)

投稿日:7月 5, 2021 更新日:

・セシウム(Cs)について

セシウムは黄色がかった銀色の金属である。セシウムは反応性が高く危険な所がある。空気中に放置すると水蒸気と反応して自然発火する。融点が28℃と低いのですぐに液体になる。セシウムは私たちの生活では時計に使われている。セシウムの要点は「1秒の基準をつくる」元素である。現在、1秒の長さはセシウム133(133Cs)原子の基底状態の2つの超微細準位間の遷移に対応する放射の9192631770周期の継続時間を定義としている。セシウム原子をつかった元素時計がとても精度が高く誤差は3000万年に1秒しかない。日本の標準時はこの時計が使われている。

分類アルカリ金属
原子量132.90545196
地殻濃度3ppm
色 / 形状黄色がかった銀色 / 固体
融点 / 沸点28.4℃ / 658℃
密度 / 硬度1873 kg/m³ / 0.2
酸化数+1
存在場所ポルックス石、紅雲石

・バリウム(Ba)について

単体のバリウムは光沢があり銀白色の金属である。毒性が強く体内に入るとイオン化して筋肉組織を破壊し呼吸困難や神経系統の障害を引き起こして死に至る。バリウムはX線を通さない性質があるのでレントゲン撮影の前にのむ造影剤に使われている。この造影剤は硫酸バリウムに増粘剤を加えたものである。バリウムは危険だが硫酸バリウムは体内に入れてもイオン化しないので害にならず危険ではない。実は硫酸バリウムには放射線の遮蔽効果があり放射線遮へい材の開発が行われている。バリウムには様々な化合物が活躍していて例えば炭酸バリウムは殺鼠剤に使われるほど毒性が強い。

分類アルカリ土類金属
原子量137.327
地殻濃度500ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点729℃ / 1898℃
密度 / 硬度3510 kg/m³ / 1.25
酸化数+2
存在場所重晶石、毒重土石など

硝酸バリウムを発色材料として花火に使うと緑色にかがやくにゃ!

・ランタン(La)について

単体のランタンは銀白色の金属で空気に触れると酸化して黒くなる。ランタノイドの15元素は希土類(レアアース)に含まれている。ランタンはミッシュメタル(混合金属)の状態で使用される。使い捨てライターの発火石はミッシュメタルと鉄の合金である。酸化ランタン(La2O3)はセラミックコンデンサーの材料としてよく使われている。ランタンとニッケルの合金は水素吸蔵能力が高いので-極に水素を使うニッケル水素電池に利用されている。

分類遷移金属・ランタノイド
原子量138.90547
地殻濃度32ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点920℃ / 3461℃
密度 / 硬度6145 kg/m³ / 2.5
酸化数+3
存在場所バストネス石、モナズ石など

・セリウム(Ce)について

単体のセリウムは銀白色を示す。またランタノイドの中で地殻中に多く存在する元素である。酸化セリウムはガラスの研磨剤と使われレンズ、継承パネル、電子部品などに利用されている。酸化セリウムは紫外線を吸収する性質もあるのでUVカットのサングラスなどに添加されている。酸化セリウムの他の性質として排気ガスを浄化する触媒効果があるのでディーゼル車のエンジンオイルに使われている。

分類遷移金属・ランタノイド
原子量140.116
地殻濃度68ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点799℃ / 3426℃
密度 / 硬度6757 kg/m³ / 2.5
酸化数+3、+4
存在場所バストネス石、モナズ石など

単体の酸化セリウムは約160℃で自然発火してしまうにゃ!

・プラセオジム(Pr)について

プラセオジムは銀白色の金属で空気中にしばらく放置すると黄色みをおびてしまう。張力を高めるためと衝撃などに強くするためにプラセオジムをマグネシウム合金に添加することがある。また光信号を増幅させるために光ファイバーにもプラセオジムを加えることがある。酸化プラセオジム(Pr6O11)は青い光をよく吸収する。またこの酸化プラセオジムにジルコンを加えることで緑がかかった黄色を示してプラセオジムイエローになる。

分類遷移金属・ランタノイド
原子量140.90766
地殻濃度9.5ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点931℃ / 3512℃
密度 / 硬度6773 kg/m³ / -
酸化数+3,+4
存在場所バストネス石、モナズ石など

プラセオジムはスズの4倍以上、ヒ素の6倍以上の量が地球に存在するにゃ。レアアースだけど意外とおおいにゃ!

・ネオジム(Nd)について

ネオジムは銀白色の金属である。酸化されやすく空気中に置くと表面が青みを帯びる。ネオジムは磁石として活躍することが多い。ネオジム磁石は磁力が一番強い永久磁石であり一般的に酸化鉄を用いたフェライト磁石より10倍以上の磁力がある。このネオジム磁石を活かして、モーターやスピーカーの小型化、高性能化ができるようになった。そこからカメラやハードディスクドライブ、カメラ、MRI装置、携帯電話といった製品の一部に応用された。これらはネオジムによって生み出されたといっても過言ではない。ネオジムをレーザー素子に添加するとエネルギー効率と耐久性を上げることができる。

分類遷移金属・ランタノイド
原子量144.242
地殻濃度38ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点1021℃  / 3068℃
密度 / 硬度7007 kg/m³ / -
酸化数+2,+3,+4
存在場所バストネス石、モナズ石など

・プロメチウム(Pm)について

プロメチウムは地球上にはほとんど存在しない。核分裂によって人工的につくることができる。プロメチウムは寿命が一番長いプロメチウム145(145Pr)で半減期が17.7年と非常に短いので地球上には自然に存在しないとうのが理由である。プロメチウムは暗所で蛍光を発するのでランプなどに使われていたが今は環境の面から使われなくなってきている。

分類遷移金属・ランタノイド
原子量(145)
地殻濃度極微量
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点1168℃ / 約2727℃
密度 / 硬度7220 kg/m³ / -
酸化数+3
存在場所

・サマリウム(Sm)について

サマリウムは銀白色のやわらかい金属である。コバルトと組み合わせると強い永久磁石を作ることが可能である。サマリウムコバルト磁石は磁力はネオジム磁石よりも小さいがさびにくいのが特徴である。また熱にも強い。

分類遷移金属・ランタノイド
原子量150.36
地殻濃度7.9ppm
色 / 形状銀白色 / 固体
融点 / 沸点1072℃ / 1791℃
密度 / 硬度7520 kg/m³ / -
酸化数+2, +3
存在場所

放射性同位体サマリウム153を静脈注射すると骨に転移した末期がん患者の痛みを抑えることができるにゃ。

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