最後の安定元素「レニウム」と幻の「ニッポニウム」との関係

小川正孝（大正2年(1913)頃）、東北帝国大学第4代総長(小川正孝は１９０５年明治末期、英国留学中にセイロン島の鉱石から未知元素を分離し、当時、周期律表の２つの空欄のうち、原子番号４３元素と同定し「Np (ニッポニウム）」と命名したが、数年後、それはもう一つの空欄「原子番号７５」の「Ｒｅ（レニウム）」であることがわかった。その後、原子番号４３は放射性元素Ｔｃ（テクチニウム）であったので、小川正孝先生の分離した元素は最後の安定元素「Ｒｅ（レニウム） 」であったことになる。間違ってしまった原因は・・・
伊藤 攻（元 東北大学 多元物質研究所） ２０１６年１０月
1周期律表（短周期）ー２０世紀初頭、小川先生が英国留学中の頃は未発見
メンデレーフが１８７０年に提案した周期律（VIIB族の５周目と６周目の２つの空欄 が未発見であった。
ランタナイドやアクチノイドの元素の多くは２０世紀中期以降に入ってから発見されたが、それらの多くは放射性崩壊元素で、天然に存在する最後の安定元素が２つの空欄 のうちの一つであった。結果的に、小川正孝先生はこの最後の安定元素を発見していたことになる。

１９０５年明治末期（日露戦争）頃、英国留学中に小川正孝先生は当時のセイロン島の鉱石１㎏から分離した０.１ｍｇ
未知元素を化学分析（酸化したり還元したりして）によって、未知元素の原子量を１００と推量し、原子番号４３の当時未知の新元素とした（上記の周期律参照）。留学先のラムゼー先生と相談し、この新元素の名称をNp (ニッポニウム)とした。帰国後、小川正孝先生は東北帝国大学教授となり、１９１０年頃の「東北大学紀要」に研究成果の一部を英文で発表した。その以降、英国の化学の「一般化学」書籍の最新周期表に原子番号４３ Npが掲載されるようになった。
その後、小川先生は東北大学の学長となり、学長室の隣に実験室を作って、暇をみて自分でさらに実験を続けた。
東北大学金属材料研究所で当時の最新の「X線分光装置」を購入したので、１９３０年に小川先生が精製した試料を測定したら、原子番号４３のピークは観測されなかった。代わりに、原子番号７５に相当するピークが観測された。
一方、この少し前の１９２５年に、ドイツの科学者が原子番号７５の元素を発見し、これをRe（レニウム：ライン川の意）と命名した。 小川正孝先生がもう少し早く「X線分光装置」を測定して、小川先生の試料が周期律表の一段下の未知元素となり、それがNp (ニッポニウム) であったと訂正したら、Np (ニッポニウム) が正しい位置に納まったはずである。この数年間の差は当時としては本当に微少なタッチの差であった。 しかも、原子番号４３は放射性の不安定な元素で、当時の化学的手法では到底解明できない難しい元素で、後々、２０世紀に入ってから人工的に合成され、Tc（テクチウム）となった。すなわち、小川先生が分離精製した新元素は最後の安定元素テクチウム（レニウム）であったことになる。
また、元素記号Npは現在は原子番号９３のネプチニウムとして使用されているが、これは第２のニッポニウムと言われている。元素記号Npは正式には１９４０年の年末にヨーロッパの研究者によって確認されたが、同じ年に、理化学研究所の仁科芳雄博士によっても見出されていた。 しかし、単離・精製が不十分で学術雑誌への報告が遅れていた。しかし、ヨーロッパの研究者は海王星ネプチューン（Neptune）と日本の仁科博士の研究を高く評価して、嘗ての小川先生の幻のNp (ニッポニウム)を連想するNp（ネプチニウム）を採用したといわれている。
このような事情があって、今回１１３番目の新元素を森田先生のグループは、少々発音しにくいニホニウム（Nh)を選んだものと推測される。 Nhの寿命は２ミリ秒で、カメラのシャッタースピードと同程度と極めて不安定である。ちなみに、森田先生は予想第一位のジャポニウム（Jp）は「ジャップ」を連想するので除したようだ。

Nh(ニホニウム)

年代

Np(ネプチニウム)

2

Np(ニッポニウム)2

梶 雅範, 吉原賢二, 2003:「小川正孝 －新元素「ニッポニウム」の発見者」
イエンスネット (数研出版) 19号 2‐5からの引用
小川先生のご子息も研究者であったので、資料を大切に保管していたらしい。Ｘ線スペクトルのガラス乾板も発見された。１９３０年測定との日付けもあり。吉原先生（東北大学名誉教授）
１９３０年金研で測定との日付けが入っている
上のガラス乾板のＸ線スペクトルの解析結果
小川先生のサンプルのＸ線スペクトル(ガラス乾板の右半分) には、RuとUの間に原子番号(Z)４３を予想したが、残念ながらそこにはピークは観測されなかった。
参照サンプルのＸ線スペクトル

小川先生のサンプルのＸ線スペクトル(ガラス乾板の左半分)；原子番号７５のReのピークが観測されている。

ReRe

原子番号７５のReを含む標準のサンプルのＸ
線スペクトルRe

Re豆知識
地殻内の存在量0.01ppm (白金と同程度)
１グラム１０００円 （白金は５５００円）
Ni‐Re超耐熱合金(ジェットエンジンの回転翼)
石油精製装置触媒、
3金属錯体光触媒など

最新の周期律表（長周期） ２１世紀初頭 （名古屋プラネタリウム作成）
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2016年6月8日から5カ月間はパブリックレビューで１１３Ｎｈに異存が無ければ決定！

初心者向け解説

１）短周期の場合：最外殻の電子の数がｓ軌道２個、p軌道６個で合計８個で１～８までの族が決まる（ローマ数字I, II, III, IV, V, VI, VII, VIIIを使う習慣になっている。また、典型元素をA、遷移金属をBに分ける）。
２）長周期の場合：第３周期より下の周期でｄ電子（最大１０個）が関与するので＋１０族を加える。（例えば１４族のCは短周期の４族に対応していて、混乱が避けられている。短周期のVIIB族のReは長周期では７族。）
３）ランタノイドとアクチノイドでは最大１４個の電子に入るf軌道が関与するので、欄外へ。
4

最新の周期表（①、②、③と少し順序が移動（電子軌道のエネルギーが右下図のように少々不規則のため）最外殻の電子の種類と数が原子の性質を決めている。

③①②５ｆのエネ
ルギーが６ｐ、７ｓより安定で先に電子が入る。

前の最新の周期表で電子の種類と少し順序が移動していたが、この拡張周期表ではより規則的になっている）

ｇ‐電子が関与すると、１２１番目の元素に何か新しい特徴があらわれるのか？

5

s‐電子
p‐電子
d‐電子

電子の軌道の形状は量子（力学）
化学の計算から（多分、ベッセル関数から？ ）化学の教科書にはよく紹介されていて、ほぼ常識（s: sharp, p: principal,d: diffuse, f: fundamental)

f‐電子（最近、希土類電素の発光など で見かける程度）

g‐電子(初めて見た！)

量子力学の量子数とエネルギーの計算から、拡張周期表が前のページのように際限なく書ける。個人的に興味があるのは、g‐電子の関与が始まる121番目でしょうか・・・。 ともかく、新元素は地球上では安定に存在しない短寿命の元素で、加速器内でのみ極短時間観測されるだけと思います。ただ、宇宙の彼方の天体ではこのような超重元素が豊富な星も存在するかも知れません。「地球上の非常識は宇宙の常識」なんてこともあります。正直言って、私も小川先生の業績を追跡していた吉原先生に約１５年前に教えてもらうまで、周期律表のことはすっかり頭から抜けていました。我々が学生だった頃に、核実験の副産物として、次々に放射性新元素が見つかっていて、新元素発見が核実験の口実に使われているとの伝聞もありましたが、実際は、加速器で作成していたものが大部分だったようです。）このような歴史を顧みるに、１９１０年頃に「小川先生が分離した元素は最後の安定元素だった」わけである。
吉原先生の推論では、小川先生は分離精製した塩化物をMCl2として計算して原子量を１００としたが、これを仮にMOCｌ４として計算してみると原子量が１８５になって、一段下の空欄（すなわち, Reの枠）に入ることになるらしい。当時の実験環境と微量分析技術では困難であったとは思われるが、小川先生がこのことに気が付くか、X線装置を使うチャンスがあったらならば、今頃、「ＲｅはＮｐと呼ばれていた」ことになる。惜しかった。（伊藤 攻 An Apple 評価員）
6金研

東北大学片平キャンパス

米ケ袋
小川記念公園

旧理学部（数学・物理棟）

小川記念公園（設立当時の写真）
小川記念公園

現在の小川記念公園

大学の外側に向いている

米ケ袋

学長室の隣の実験室： グローブボックスのような空気（酸素）遮断の装置は見当たらない。
（東北資料館デジタルアーカイブから）

理学部化学科の教授会が開催されている会
議室に掲げられていた歴代教授の肖像画（最近の歴代教授の肖像は写真が多い）

青葉山キャンパス理学部中庭
理学部１００周年記念行事として建立。胸像は故佐藤忠良氏の監修により、彫刻家・笹戸千津子氏の制作。
7

『レニウム』豆知識・・・・ 語源はライン川Re元素の利用 天然から発見された最後の元素。
レニウムは天然から見つかった最後の元素です。これ以降に確認された新元素は全て合成された元素です。レニウムはタングステンに次いで２番目に融点が高い（3180℃）金属です。研究で使用される分析機器のフィラメントや、高温用の温度計で利用されています。イラストにはレニウムの語源となったライン川が描かれています。
レニウムのデータ
発見の歴史

1925年にドイツの化学者ノダック、タッケ、ベルグらが発見。

名前の由来

ライン川。

性質や特徴

天然から発見された最後の元素。

主要な用途

分析機器用のフィラメント、高温用の温度計。

ロシアが択捉島でレアメタル生産 今夏にも稼働、領土交渉に逆風 ミサイルなど活用の「レニウム」【モスクワ＝遠藤良介】北方領土の択捉島で今夏、航空宇宙産業などに用いられるレアメタル（希少金属）、レニウムの生産施設が稼働を始める見通しとなった。「択捉産レニウム」が世界に出回れば、ロシアにとって同島の「経済的意義」が増し、北方領土返還交渉に影響する。領土の実効支配を強めるロシアは、資源開発を活発に行っているようだ。
国営ロシア新聞によると、択捉島のロシア名クドリャブイ火山（日本名は茂世路岳）で噴出ガスを捕捉し、レニウムを抽出する施設の運用が７～９月ごろに始まる。レニウムはチリや米国など少数の国でしか生産されておらず、世界の埋蔵量は推定１万３０００トン。茂世路岳からは年間２０トンが大気中に噴き出している。融点は３０００度超と高く、ミサイルや航空機のジェットエンジン製造などで素材として活用されている。
クリール諸島（千島列島と北方領土）の「２０１６～２５年の発展計画」は、レアメタルや化石燃料の推定埋蔵量などを挙げ、開発方針を打ち出していた。

択捉島の火山火口に産する硫化レニウム鉱。これは世界で最も高濃度のレニウム鉱石である。

択捉島

Re合金（ジェットエンジン）

Ｒｅ金属を人工光合成に利用
可視光を良く吸収するルテニウム金属錯体と二酸化炭素を還元するレニウム金属錯体とを組み合わせて、太陽光の下、炭酸ガスを還元して有用燃料などに変換できる。（東工大 石谷研ＨＰ）

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