質問: ホール・エルー法などによってボーキサイトから製造される、1円玉の原料になっている金属は何でしょう?
回答: アルミニウム

タイトル: 一円硬貨
原料となるアルミニウム地金は2021年(令和3年)9月現在で1キログラム当たり377円で推移し、アルミニウム地金として見た価値は1枚あたり約38銭となる。2009年(平成21年)初めに造幣局が民間から調達した1円硬貨用アルミ円形(えんぎょう)4200万枚の調達価格は3352万円とされ、金属材料の円形(えんぎょう)としては1枚あたり約80銭となる。ちなみに世界の国々を見ても、現金の最小単位やそれに近い硬貨については、額面以上の製造コストがかかっている場合も多く、例えば米国の1セント硬貨などが該当する。歴史的には、江戸時代の日本でも寛永通宝鉄一文銭などは額面以上の製造コストがかかることがあった。

タイトル: ホール・エルー法
ホール・エルー法以前、金属アルミニウムは鉱石を金属ナトリウムもしくはカリウムと共に真空中で加熱することによって得られていた。その方法は複雑で、当時高価であった原料を消費していたこともあり製造コストが非常に高く、19世紀前半にはアルミニウムは金や白金よりも高価であった。1855年のパリ万国博覧会ではアルミニウムの延棒がフランスの戴冠用宝玉と共に展示されており「粘土から得た銀」として注目された。また、フランス皇帝ナポレオン3世はアルミニウム製の食器を少数の重要な来賓にのみ使用していたといわれている。カストナー法の開発による金属ナトリウムの製造コスト低減などによってアルミニウムの製造コストも低減されていったが、それでもワシントン記念塔の冠石にアルミニウムが採用された当時のアルミニウムは銀よりも高価であった。

タイトル: ボーキサイト
ボーキサイト(英: bauxite、鉄礬土(てつばんど))は、酸化アルミニウム(Al2O3, アルミナ)を 52ないし57パーセント含む鉱石である。実際には、ギブス石 (gibbsite, Al(OH)3), ベーム石(英語版) (boehmite, AlO(OH))、ダイアスポア (diaspore, AlOOH) などの水酸化アルミニウム鉱物の混合物であり、鉱物ではなく岩石である。アルミニウムの原料である。ボーキサイトの名は、フランスの都市レ・ボー=ド=プロヴァンス (Les Baux-de-Provence) に由来する。発見者はピエール・ベルチェ(1821年)。

タイトル: アルミニウム
アルミニウムは、鉱石のボーキサイトを原料としてホール・エルー法で生産されるのが一般的である。ボーキサイトを水酸化ナトリウムで処理し、アルミナ(酸化アルミニウム)を取り出したあと、氷晶石(ヘキサフルオロアルミン酸ナトリウム、Na3AlF6)とともに溶融し電気分解を行う。したがって、アルミニウムを作るには大量の電力が消費されることから「電気の缶詰」と呼ばれる。ちなみに、ホール・エルー法での純度は約98 %であるため、より高純度なアルミニウムを得るには三層電解法を使う。アルミニウム1トンを生産するために消費される、材料および電力は以下の通りである。なお、1トンあたりの電力使用量は銅で1200 kW⋅h、亜鉛で4000 kW⋅hであり、アルミニウムの製錬には銅の約11倍、亜鉛の約3.5倍の電力が必要となる計算になる。

タイトル: アルミニウム
しかし、ドビーユの製法でもアルミニウムの純度の高さが足りず、サンプルによって性質が異なった。アルミニウムの最初の工業(大規模)生産法は1886年にフランスの工学者ポール・エルーとアメリカの工学者チャールズ・マーティン・ホールが開発したホール・エルー法である。ホール・エルー法がアルミナをアルミニウムに変える手法である一方、オーストリア=ハンガリー帝国の化学者カール・ヨーゼフ・バイヤー(英語版)は1889年にバイヤー法というボーキサイト(鉄礬土)をアルミナに純化する手法を発見した。現代の金属アルミニウム生産はバイヤー法とホール・エルー法に基づく手法を使用している。1920年にはスウェーデンの化学者カール・ヴィルヘルム・セーデルベリ(Carl Wilhelm Söderberg)率いる研究チームがホール・エルー法を改良した。

タイトル: 玉鋼
8%の鋼の内で最上級の物を「頃鋼」、それよりやや炭素量の低い物を「玉鋼」と名付けた。当時の冶金学者である俵国一は著書の中で次のような分析結果を示している。この当時は必ずしも玉鋼を最上級品と定義したわけではなく、また、各たたら業者間での規格、製品名の統一も完全ではなかった。なお、「玉鋼」の語源については諸説あり、坩堝製鋼された物が大砲の弾(玉)の製造に使用されたため、という説が存在する一方、人間の拳大に割られた鋼を「玉」と呼称していたことから派生した、という説もある。海軍ではその後も鋼の増産に努め、日露戦争が始まる明治37年(1904年)ころより生産量を大きく伸ばしたが、それにともないたたら業者との原料鉄の契約量も増加してゆく。ただし、当時の呉海軍工廠に納入された鉄材のうちの多くは輸入鉄であり、対するたたら鉄の割合は全体の2割程度に過ぎなかった。

タイトル: ベルヌーイ法
ベルヌーイ法とは、1902年にフランスの化学者オーギュスト・ヴィクトル・ルイ・ベルヌーイ(英語版)によって開発された、初めて商業的に成功した人工宝石の製造法であり、火炎溶融法とも呼ばれる。ベルヌーイ法は主にコランダムの一種であるルビーとサファイア、ダイヤモンド類似石のルチルやチタン酸ストロンチウムの製造に用いられており、原則として、微細な粉末原料を酸水素炎を用いて溶融させ、液滴をブールへと滴下して結晶化させるという操作を含む。この製造法は最新の産業における結晶成長技術の黎明期のものと考えられており、今日でもなお広く用いられている。

タイトル: 電解法
金属イオンが含まれている溶液を電気分解し金属を析出させる方法である。亜鉛、クロム、マンガンなど。

タイトル: 湿式精錬
湿式精錬(しっしきせいれん)は、金属の精錬作業を、酸・アルカリ・溶媒などの水溶液中で行うこと。高温を用いる乾式精錬の対語。鉱石から金属を取り出すまでの工程を湿式製錬という。シアン化合物を用いた金・銀の製錬(青化法)が代表的な湿式製錬である。主に、電気分解、塩(えん)の生成による結晶の分離、不溶性塩の生成による水溶液からの沈殿分離など。

タイトル: 銀座 (歴史)
定位銀貨は銀を素材とすることから鋳造は銀座が担当したが、これらは「金代り通用の銀」として本来小判の通貨単位のものであり、鋳造法も地金を一定量目になるように切取り、延して極印打ちをするといった、一分判のような金貨鋳造に準ずる工程となった。

タイトル: フローイング・ヘア・ダラー
委員会は議会が始まる前の1791年12月21日に法案を提出し、その法案には、アメリカの貨幣システムの基礎を担う新しい1ドル硬貨はハミルトンが提案したように461グレーンの重さで371グレーンの銀を含むべきだという記述を含んでいた。 新しい1ドル硬貨は1664分の1485(約89.24%)の銀を含む、銅との合金であり、スペインドルと同じだけの銀が含まれるよう鋳造された。しかし、ハミルトンの研究は誤差があり、スペインドルは72中65の割合(約90.28%)の銀と、銅との合金であった。モリスの法案には、造幣局が作ったすべての硬貨の表面にワシントン大統領が描かれるという条項があった。議論の末その法案は上院で可決されたが、アメリカ合衆国下院では自由の女神を寓意的に表す像をかたどったデザインがふさわしいとされた。

タイトル: 鋳鉄
鋳鉄は炭素量が多いと黒鉛(グラファイト)が晶出する。黒鉛は黒色をしており、炭素量の多い鋳鉄はその断面の色からねずみ鋳鉄と呼ばれる。図は、マウラーの組織図と呼ばれるものをモデル的に描いたもので、鋳鉄の成分範囲と組織とを区分したものである。各領域と組織は下表のようになる。なお、鋳鉄の組織は冷却速度によっても変わる。

タイトル: ラジアル異方性磁石
ラジアル異方性磁石(ラジアルいほうせいじしゃく)もしくはラジアル磁石(ラジアルじしゃく)とは、環状の磁石で、環の内側と外側で、S極とN極が分かれているものをいう。ラジアル異方性とは、環の半径方向に磁化容易軸が向いていることを言う。通常の方法で環状の磁石に着磁すると、環の上下半分ずつ、S極とN極が分かれてしまう。そのため、ラジアル異方性を持たせるためには、着磁の方法を工夫するなど、いくつかの方法がある。共栄磁石工業の田中英輔は、着磁の方法を工夫することで、初めてラジアル異方性磁石を発明し、特許を取ったが、当時はこの磁石に誰も関心を示さなかったという。その後、磁場中で磁粉を押し固めた後に焼く方法でラジアル異方性磁石を作る方法が開発され、現在はこの方法で生産されている。

タイトル: 琥珀
琥珀(こはく)またはコハク(英: Amber、アンバー)は、天然樹脂の化石であり、宝石である。半化石の琥珀はコーパル(英: Copal)、加熱圧縮成形した再生コハクはアンブロイド(英: ambroid)という。西洋でも東洋でも宝飾品として珍重されてきた。鉱物に匹敵する硬度を持ち、色は飴色、黄色を帯びた茶色ないし黄金色に近い。

タイトル: コスタリカの石球
球体への加工は、石斧や石像を製作した場合と同様に、まず加熱と冷却を交互に繰り返して徐々に表面を崩していき、球体に近づいたところで同種の固い石で表面を何度も叩いて整形し、最後に磨き上げたものと考えられている。日本テレビの『特命リサーチ200X-II』2003年3月9日放送番組での検証で、日本の石材加工業者に依頼して、当時使われたと思われる方法を用いたところ、時間さえ掛ければ真球に限りなく近い石球を手作業で製作できることが実証された。よって「現代でも石を真球体に加工するのは不可能」や、「困難である」とする書籍等の記述は誤りである。

タイトル: 丸山電気石
丸山電気石(まるやまでんきせき、英:Maruyamaite、マルヤマアイト)とは、カザフスタンのコクチェタフで発見された新鉱物。理想化学組成は、K(MgAl2)(Al5Mg)(BO3)3(Si6O18)(OH)3O。丸山電気石の名前は、プルームテクトニクスの提唱などの功績を残し、コクチェタフ超高圧変成帯研究プロジェクトのリーダーでもあった、丸山茂徳にちなんだ名前である。カリウムを多量に含んだ世界中でも非常にまれな電気石で、ダイヤモンドと共存できるほどの高圧下でも安定な電気石である。早稲田大学の清水連太郎(創造理工学研究科)と小笠原義秀(早稲田大学教育・総合科学学術院教授)により発見された。高圧条件下で形成されるダイヤモンドと共存する電気石は、世界で初めての発見であった。

タイトル: ウェハー
ウェハー、ウェーハ、ウエーハ、ウエハー、ウェハ、ウエハ(ウェイファ、英: wafer; /wéifər/)は、半導体素子製造の材料である。高度に組成を管理した単結晶シリコンのような素材で作られた円柱状のインゴットを、薄くスライスした円盤状の板である。呼称は洋菓子のウエハースに由来する。

タイトル: 鰍沢河岸
甲州金は甲府の金座で鋳造されたと考えられているが、具体的な金座は不明。

タイトル: 錬金術
卑金属から貴金属を生成することは、原子物理学の進展によって、理論的には不可能ではないとまで言及できるようになった。錬金術の目的の一つである「金の生成」は、採算は合わないが現在では可能とされている。金よりも原子番号が一つ大きい水銀の同位体Hgに中性子線を照射すれば、原子核崩壊によってAuに変わる。

タイトル: 都茂鉱
島崎は、東京大学の卒業・修士論文において都茂鉱山のスカルン鉱床をテーマとし、その際に後に都茂鉱となる鉱物を採集していた。しかし、量が少なく、当時の分析法では分析は困難であった。その後、1970年代に入って電子顕微鏡の発達に伴い微量鉱物の元素分析が可能になったことで、ビスマスとテルルが1:1の化合物と判明したが、同じ組成で「ウェーライト (Wehrlite)」という鉱物が存在していた。検討の結果、島崎は、「ウェーライト」はピルゼン鉱(Pilsenite, Bi4Te3)とヘッス鉱(英語版)(Ag2Te)の混合物と突き止め、都茂鉱を新鉱物として申請して承認された。それに伴い、「ウェーライト」は鉱物としての登録を取り消された。島崎は、都茂鉱発見の功績により、1981年に櫻井賞を受賞した。

タイトル: クロール法
チタンと性質の似ているジルコニウムもクロール法によって金属ジルコニウムを得る事が出来る。1943年、アメリカで鉱山局の技術者として働いていたクロールは、チタンの精製法であるクロール法をジルコニウムに対しても適応させる方法を開発した。当初はクロール法によって精製されたジルコニウムは窒素の含有量が多く耐食性に問題があった。これは金属ジルコニウムが高温中では空気中の酸素や窒素と直接反応するためであり、現在は真空中で処理されている。ジルコニウムに対するクロール法はチタンに対するそれとほぼ同じである。しかしジルコニウムには一定量のハフニウムが常に共存しているためジルコニウムとハフニウムの分離工程が必要であり、アメリカでは溶媒抽出法が、フランスでは抽出分離法が採用されている。

タイトル: コランダム
酸化クロムの結晶はコランダムと相似で、図2の黒球のAlは、Crと入れ替わることができる。微量のCrが入れ替わるとコランダムはピンクになり、2%くらい入れ替わると全くのルビー色になる。これが、ルビーである。CrでなくFeなどが入ると青色になり、これが、サファイアである。ただし、人造単結晶(後記)では、ルビー色でないコランダムを、無色透明のものも含め、サファイアと総称することがある。ボーキサイトをアーク炉で融解し精製して作る褐色溶融アルミナ(後記)が、黒褐色不透明なのは、Tiイオン、MgイオンがAlイオンの場所のところどころにあることによる。なお、加熱加工された内容物の少ない白色系コランダムをギューダ (geuda) ともいい、淡灰、淡黄、淡青、無色があり、七段を経て美しい色味の青になるのだが、石の質により、どの温度が最高の色になるのかは様々。

タイトル: 真空用材料
他にもSUS304L、SUS316、SUS316Lなどが多く使用される。また、真空プロセスは高温になることも多いため、高温における強度向上を目的とした窒素を添加したSUS304N1、SUS316Nなどの材料も使用される。ニッケルは加工性、放出ガスが少ない、融点が高い、点溶接性がよいなど多くの点で優れており、高真空装置部品に多く使用される。銅は熱伝導率が良好で加工性が良い。電気伝導率も良く、ガラスとの溶着性がよいため各種真空部品に使用される。使用される銅は無酸素銅、電機銅、脱酸銅の3種類である。無酸素銅はガスケット、真空配管、真空ポンプ底板、ジェットノズル、バッフル、冷却管、電子管陽極、電子線加速管などに使用される。特に放射光施設では光脱離した無酸素銅を使用し加速器の真空チャンバーのを構成している。純金は柔らかく、化学的に安定であり、蒸気圧もあまり高くない。

タイトル: 石州銀
平たい長楕円形状の丁銀であり、灰吹銀を鏨で打ち延ばしただけの素朴な造りである。金は薄く打ち延ばされ譲葉金として大判の原型となったのに対し、薄く打ち延ばすのが困難である銀は丁銀の形となり、表面に細かいひび割れが見られる。大小様々で形状や鏨目も一定ではない。文字の極印はないが、やがてより薄手の譲葉丁銀が造られ、「御取納」、「御公用」などの文字極印が打たれたものも出現し、江戸時代の丁銀の原型となった。この当時の銀は江戸時代初期に至るまで秤量貨幣として切遣いされるのが一般的で、しばしば切銀も見られる。丁銀の製造および切断は銀屋(かなや)と呼ばれる銀の精錬、買入れおよび両替を行う両替商で行われ、後の銀座の前身となる。江戸時代に周防国熊毛郡小周防村(山口県光市)で発見され、現在毛利博物館に所蔵されている完全品15点および切銀29点がある。

タイトル: 毛髪ダイヤモンド
毛髪ダイヤモンド(もうはつダイヤモンド)とは、人の髪の毛やペットの被毛から抽出した炭素を高温高圧合成法(HPHT)等により合成した、天然ダイヤモンドと同じ結晶構造を持つ合成ダイヤモンドの事。メモリアルダイヤモンドとも呼ばれる。

タイトル: 1セント硬貨 (アメリカ合衆国)
第二次世界大戦もピークを迎えた1943年、戦争で消費する銅の需要のために、亜鉛でコーティングされた鋼鉄を用いて造られていたセント硬貨が短期間製造されていた。数少ない1943年版の銅製のセント(アメリカ合衆国造幣局によれば40枚と報告されている。このうちの1枚が1947年に入手した人物から2019年にコイン競売会社ヘリテージ・オークションに渡り、20万4千ドルで落札された)硬貨は、貯蔵庫に残っていた1942年用のプランシェット(planchette。素材板)を用いて製造された。1943年に続いて、当時は回収された薬莢を使用し硬貨が製造工程へと進んだため、硬貨の仕上がりに真鍮の条痕がついたり、硬貨が黒みがかっていたりすることは、他の年よりもよく見られた。

タイトル: ピット (核兵器)
プルトニウムを鋳造し、さらに機械加工するのは困難である。これは毒性・放射性のためだけではなく、多様な同素体を持ち容易に相転移してしまうためである。プルトニウム塊を冷やすと相転移により歪が生じ、ひび割れてしまう。この歪はモル濃度 3-3.5%(重量パーセント濃度では0.9-1.0%)のガリウムを添加してプルトニウムガリウム合金とすることで防ぐことができる。プルトニウムガリウム合金は広い温度範囲でδ相をとり安定である。溶融状態から冷却固化させたとき、プルトニウムは4回相転移するのに対してプルトニウムガリウム合金はε相からδ相に1回相転移するだけであり、取り扱いが容易になる。+3価をとる他の金属も利用できる可能性があるが、ガリウムは中性子吸収断面積が小さく、プルトニウムの腐食を防ぐ効果があるため非常に都合がよい。

タイトル: 満洲国の経済
熱河の石炭鉱床でも、ごく少量のガソリンが抽出されていた。1931年から1932年にかけては、鉄の生産量は、100万トンであった。1934年には95万トンの低質な赤鉄鉱の鉱床が見つかり、別の場所でも23.5万トンの鉱床が見つかった。遼寧では、10億トンの良質な鉄が眠っていた。満洲国の主要なボーキサイトの原料は、遼寧のアルナイトであった。満洲国では、少量ながら銅とマンガンが産出した。また、川から金が採れ、塩湖から塩を採取することもできた。さらに大量のアンチモンも存在した。日本人の1人当たりの鉄使用量が平均70kgだったのに対して、中国では270トンであった。(アメリカは450kg)