質問: チタン、リチウム、コバルトなどのように、天然に存在する量が少ない希少金属を何という?
回答: レアメタル

タイトル: 微量元素
地球科学において微量元素 (minor element) とは、自然界(一般的には地殻内)に多く存在する元素(主要元素 (major element) ともいう。)に対して、ppm単位以下の微量にしか存在しない元素を指す地球化学の概念的用語であり、厳密な定義があるわけではない。一般的には、主要元素は、地殻中の元素の存在度でいうところの上位に位置する、酸素、ケイ素、アルミニウム、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、チタン、マンガン、リン(これに非金属元素である炭素、水素、窒素、塩素、硫黄を含める場合もある)を指し、これら以外の岩石中の成分を微量元素とすることが多い。

タイトル: レアメタル
この他の理由として、過去の長期にわたって金属の取引価格が低く抑制されてきたことが挙げられる。仮にレアメタルが金やプラチナ並みに高騰を続けた場合、様々な鉱石に僅かに含まれるレアメタルを抽出、製錬することで採算が取れるため採掘量は拡大していたと思われる。また、製錬の技術開発に多額の投資がなされていれば、より多くの量が抽出できている可能性がある。実はレアメタルは、レアアースを除けば地殻中の存在量は、鉄や銅の例外を除くベースメタル(コモンメタル)の存在量よりむしろ多い。レアアースが希少であるのは、採鉱される鉱石に含まれる割合が非常に少ないために、精錬による濃縮に大きな手間がかかるためである。

タイトル: レニウム
レニウム(英: rhenium)は原子番号75の元素。元素記号は Re。マンガン族元素の一つで、銀白色の金属。遷移金属(第3遷移金属)で、レアメタルの一種。地殻中においても、宇宙空間中においても最も希少な金属である。性質は一つ上のテクネチウムに酷似している。

タイトル: チタン
金属チタンは強度・軽さ・耐食性・耐熱性・環境性能・色彩などを備え、さまざまな分野で活用されている。しかし、金属チタンは製錬・加工が難しく、費用もかかるため大量には使われていない。化合物では酸化チタン(IV)が安価な白色顔料として広く用いられ、日常でも接する機会が多い。チタンあるいはチタン合金は、一般の合金鋼と同等の強度を持ち、鉄よりも軽く、ステンレス鋼・アルミニウムよりも圧倒的に耐食性に優れており、500 °Cの高温でも有効な強度を保てる耐熱性といった性質から、航空機や潜水艦、自転車、ゴルフクラブなどの競技用機器、化学プラント、生体インプラントの材料、打楽器など多岐にわたって使用されるほか、合金鋼との脱酸剤や、ステンレス鋼において、炭素含有量を減少させる目的などにも使用される。

タイトル: 微量元素
生物学において微量元素 (trace element) とは、生命活動に不可欠な元素のうち生物の体内に保持されている量が比較的少ない元素のこと。一般に、生体含有量が鉄以下の元素を指す。さらに、微量ながら生命活動に欠かせない元素を「必須微量元素」と呼び、ヒトにおいては鉄、亜鉛、銅、マンガン、ヨウ素、セレン、モリブデン、クロムおよびコバルトが知られている。ミネラルを参照。

タイトル: レアメタル
代替品開発と希少金属元素の効率的な使用方法開発を目指している。

タイトル: 自然アルミニウム
また、自然アンチモニー (Antimony) 、自然亜鉛 (Zinc) 、自然カドミウム (Cadmium) 、自然スズ、自然鉛、モアッサン石 (Moissanite) といった珍しい元素鉱物と共に産出することもある。特に自然スズ、自然鉛とは混ざり合った状態で産出する場合がある。

タイトル: バリウムフェライト
バリウムフェライトは自然界にも産出するが、極めて希少である。熱変成作用にともない産出し、barioferriteと呼ばれる。

タイトル: 軽金属
代表的な軽金属は、アルミニウム(比重2.7)、マグネシウム(比重1.7)、ベリリウム(比重1.9)、チタン(比重4.5)、アルカリ金属、アルカリ土類金属(ラジウムを除く)などが挙げられる。 軽金属でない金属の例としては、鉄は比重が7.85であるため重金属である。製錬するのが技術的に難しかったため、人類が軽金属を使いこなしたのは17-18世紀ごろ以降である。さらに大量生産が可能になったのは19世紀以降である。例えば、アルミニウムの大規模製造に適した融解塩電解法は、1886年にフランスのポール・ルイス・トゥーサン・エルー (Héroult) とアメリカ合衆国のチャールス・マーティン・ホール (Hall) がそれぞれ独自に開発したものである。チタンは、1946年にウィリアム・ジャスティン・クロール (Kroll) が開発したクロール法によって初めて大量生産が可能になった。

タイトル: 貧金属
「貧金属」という用語は、国際純正・応用化学連合が厳密な定義を与えた用語ではないが、一般的にアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛、ビスマス、ポロニウムを含むとされている。通常は半金属と見なされるゲルマニウムやアンチモンが加えられることもある。原子番号112番から117番のコペルニシウム、フレロビウム、ニホニウム、リバモリウム、テネシンは、未だ化学的性質を決定するのに十分な量が合成されていないが、貧金属の性質を示すようである。ポスト(英: Post-)は「~の後に」を意味する接頭辞であるので、ポスト遷移金属元素は「遷移金属の後にある元素」という意味になる。用語としては、一般的に周期表上の第4周期、第5周期、第6周期の遷移金属よりも後の金属に対して用いられるという定義があるが、文献によっては第3周期のアルミニウムを含めるものもあったりするなどあいまいである。

タイトル: チタン
また、硬貨やメダルとして使用する事例も少数ではあるが存在する。1999年に英領ジブラルタルのミレニアム記念硬貨として世界初のチタン硬貨が発行されたほか、オーストラリアのラグビーリーグ球団が、自球団の選手の表彰に純チタンメダルで表彰した事例がある。日本では、国宝級の伝統技術の中でもチタンの特性に着目する例があり、江戸時代由来の歴史的金属製品である明珍火箸が代表的である。チタンは、高い耐食性から自然界に流出しない環境負荷の低い金属であるが、この性能は人体に対しても同様であり、生体適合性に優れた金属であるといえる。義手・義足・人工骨・インプラントなどの人体に接触面を持つ医療器具に適用されており、今後技術開発が期待される用途である。チタンの持つ軽量性と高強度を合わせもつ性能から、スポーツ用品にも多く適用されている。

タイトル: 第1族元素
Li 3 N ( s ) + 3 H 2 O ( l ) ⟶ 3 LiOH ( aq ) + NH 3 ( g ) {\displaystyle {\ce {Li_3N(s) + 3H_2O(l)-> 3LiOH(aq) + NH_3(g)}}}液体リチウムは最も腐食性の高い物質と知られ、例えばリチウムをガラス容器の中で溶解させたときには、ガラスと反応して容器に穴をあけるほどである。さらに、リチウムはすべての元素のうち最も低い標準電極電位を示す。ナトリウムは他のアルカリ金属と同様、非常に高い反応性を示すため、単体は天然には存在しない。しかしながら、金属ナトリウムは産業からの需要が最も大きい金属の一つである。金属ナトリウムは多くのナトリウム化合物の合成に用いられるが、最も有用な利用は他の希少金属の還元に使うことであろう。例えば金属チタンは四塩化チタンを金属ナトリウムで還元することで得られる。

タイトル: 金属
金属の分類にはいくつかの方法がある。金属を比重で分類する場合は、比重5を基準に下回るものを軽金属、上回るものを重金属と一般に呼ぶ。しかしこれはあまり厳密な定義ではなく、基準を比重4とする場合 もある。貴金属と卑金属の分類にはさまざまな考え方がある。イオン化傾向から小さい金属を「貴金属」、大きいものを「卑金属」と呼ぶ概念、これに産出量の少なさや金属光沢の美しいもの(貴金属:precious metals)と大量産出されるもの(卑金属:base metals)を判断に加える概念 もある。貴金属は財貨となり、硬貨や貨幣経済を裏打ちする金本位制の基礎など、世界経済を支える役割を担った。また、卑金属から貴金属を生み出すことを目的とした錬金術は、化学の生みの親ともなった。ほとんどの金属が持つ金属光沢は灰白色であるが、一部に、比較的はっきりした色相を有する金属がある。

タイトル: チョートゥー石
チョートゥー石(チョートゥーいし、チョートゥーアイト、kyawthuite)はBiSbO4 という式を持つ非常に希少な鉱物である。

タイトル: 自然白金
自然白金(しぜんはっきん、native platinum、platinum)は鉱物(元素鉱物)の一種。化学組成は Pt(platina) だが、鉄、イリジウム(Ir)、ロジウム、パラジウムなどを少量含む。白金は箔や粒の形で産出することが多く、ナゲットは稀である。結晶体を示すことも稀である。結晶系は等軸晶系。

タイトル: 自然金
自然金(しぜんきん、native gold、gold)は、鉱物(元素鉱物)の一種。

タイトル: 補欠分子族
さらに、有機物の補欠分子族にはチアミン(ビタミンB1)、チアミンピロリン酸、ピリドキサールリン酸そしてビオチンなどのビタミン誘導体がある。よって、補欠分子族はしばしばビタミンであるか、ビタミンから作られる。これが、ビタミンがヒトの食事に必要な理由の一つである。無機物の補欠分子族は通常は鉄(チトクロムcオキシダーゼ、ヘモグロビンなどのヘム)、亜鉛(炭酸脱水酵素など)、マグネシウム(いくつかのキナーゼなど)、モリブデン(硝酸還元酵素など)のような遷移金属イオンである。

タイトル: 重金属
重金属(じゅうきんぞく、英語:heavy metals)とは、比重が4以上の金属のことである。一般的には鉄以上の比重を持つ金属の総称。対語は軽金属。基本的には、アルカリ金属とアルカリ土類金属を除くほとんどの金属が重金属に該当する。銅や鉛のような製錬が技術的に容易な金属が重金属であったため、人類の歴史上、比較的早くから用いられた。重金属という分類は比重のみによる分類のため、非常に雑多な化学的性質・物理的性質を持った金属の寄せ集めである。このため、工業的に大量生産・消費される金属や、レアメタルなど産業上重要な価値を持つ金属、生物に必須の金属や逆に毒性の強い金属など、その内容は非常に多様である。

タイトル: ダイリチウム
ダイリチウムは一部の惑星や星雲でしか産出されない貴重な鉱物であり、すべての惑星や星雲で産出されるわけではない。「希少かつ有用な消耗品」である上に、レプリケート(エネルギーを使って物質を作り出す技術)することもできないため、ダイリチウムがしばしば通貨代わりとして商取引に用いられる場面もある。スタートレック世界を舞台にしたMMORPG『Star Trek Online』では、プレイ中に入手できるダイリチウム鉱石を精錬したダイリチウム結晶が、生産システムの原材料だけではなく、各種アイテムを購入する通貨としても用いられ、課金ゲーム内通貨「ZEN」との「両替」さえ可能である。

タイトル: チタン酸カルシウム
チタン酸カルシウムは、チタンの鉱石の1つと他のいくつかのものとを除いて、比較的無価値である。還元されてチタン金属またはフェロチタン合金を与える。

タイトル: タンタル
タンタルの宇宙における存在度は重量比では0.08 ppb程度、原子数では全原子数の8×10パーセント程度とされ、原子数では安定元素として宇宙でもっとも希少である。宇宙において鉄より重い元素のほとんどは、超新星爆発や恒星内部での中性子捕獲反応によって生成される。中性子捕獲による元素生成では、鉄が中性子捕獲により質量数が大きな鉄の同位体になり、ベータ崩壊によって原子番号の1つ大きな元素となる反応を繰り返して、各種の同位体が生成されるが、中性子捕獲やベータ崩壊の起きやすさによって、どの同位体が多くなるかが決定され、この結果タンタルは希少なものとなっている。タンタルには、Ta (0.012 %) とTa (99.988 %) の2種類の天然同位体が存在し、このうちTaは全核種の中でもっとも少ない。

タイトル: 電気自動車
重金属・レアメタルや化学物質などを多量に消費する旧式のバッテリー(二次電池)を大量に搭載する前提でライフサイクルアセスメント (LCA) の観点から問題を指摘する向きもあったが、急速な開発によって解決されつつある。電解質に用いられるリチウムの陸上資源は豊富にあり、海水中に無尽蔵に存在するリチウムを抽出する技術もあるため、安価に供給可能である。リチウムイオン二次電池に使われる希少元素は正極材料に使われてきたコバルトであり、現在コストの7割を占める。しかし、ニッケル、マンガン、リン酸鉄などを使った正極材料も開発され、全く希少元素を使わないリチウムイオン二次電池も採用されている。ニッケルは希少元素だがコバルトよりは安い、マンガンはベースメタルでないが、希少元素ではなく安価である。リン、鉄は全くレアメタルではない。

タイトル: ツリウム
放射性プロメチウムを除き地球上で最も少ないランタノイドである。

タイトル: 自然ルテニウム
自然ルテニウムは極めて珍しい鉱物であり、自然ルテニウムを対象に採掘を行ったり、何らかの用途に用いることはない。ただし先述の通り、しばしば自然白金の中に伴って産出する鉱物であり、砂鉱として混ざった状態で一緒に採掘され、自然ルテニウムだと気づかれずにルテニウムの資源として用いられている可能性はある。

タイトル: コバルト磁石
コバルト磁石と呼ばれる磁石は、以下の2種類がある。

タイトル: 金属量
金属量(きんぞくりょう、metallicity)とは天文学で、天体に含まれる水素・ヘリウム以外の元素の割合を指す。天文学では、ヘリウムよりも原子番号の大きな元素は「金属 (metal)」または「重元素 (heavy element)」と呼ばれる。天体の金属量はその天体の形成時期の指標となる。ビッグバンモデルによれば、誕生直後の宇宙にはほぼ水素原子のみが存在し、その後ビッグバン元素合成の過程によってヘリウムとごくわずかのリチウムが生成された。そのため、宇宙の最初期に生まれた最も古い恒星(初代星または種族IIIとして知られる)は金属量が非常に小さい。その後宇宙の進化が進むと、恒星内部での元素合成によって作られた重元素が星の進化に伴って惑星状星雲や超新星となって星間物質に戻され、宇宙全体の重元素量や恒星の金属量は次第に増加することになる。

タイトル: リチウム
リチウムは地球上に広く分布しているが、非常に高い反応性のために単体としては存在していない。地殻中で25番目に多く存在する元素であり、火成岩や塩湖鹹水中に多く含まれる。リチウムの埋蔵量の多くはアンデス山脈沿いに偏在しており、最大の産出国はチリである。海水中にはおよそ2300億トンのリチウムが含まれており、海水からリチウムを回収する技術の研究開発が進められている。世界のリチウム市場は少数の供給企業による寡占状態であるため、資源の偏在性と併せて需給ギャップが懸念されている。日本では有馬温泉(兵庫県)と鉄輪温泉(大分県)でリチウムが確認されているが、資料が極めて乏しく、また古い。リチウムはビッグバンによって合成された3つの元素のうちの1つであり、ビッグバン原子核合成においてLiおよびLiの2つの安定同位体が合成された。

タイトル: 資源
世界各地に鉱脈があり、様々な手法で採掘されている。地下資源とも言う。産出量が少ないが有用な鉱物資源は、レアメタルと呼ばれている。石油・石炭・天然ガス等は化石燃料とも呼ばれている。また、鉄や銅・アルミニウムなどの、大量に生産・消費される、基礎となる金属は、ベースメタルと呼ばれ、金や銀などは貴金属、ニッケルやクロムなどはレアメタルと呼ばれる。鉄・アルミニウムなどの金属のほとんどは、広く地殻に存在しており、ある意味ではどこにでもあるといえる。例えば金を海水から抽出することも不可能ではない。しかし現在の技術では、一般的な岩石や海水から資源を回収するコストは大きすぎ、経済的に成立しない。そこで、その資源が集まっている鉱床を掘り、鉱石を製錬することで必要な金属を得ている。鉱床の形成には水や大気・地殻変動などが関係している。

タイトル: 非鉄金属
産業的によく使用される非鉄金属を以下に示す。

タイトル: 希土類元素
希土類元素のうちスカンジウムとイットリウム以外の 15元素はランタノイドである。ランタノイドの中で、Gdよりも原子量が小さい元素 (La-Eu) を軽希土類元素(英: light rare-earth element、LREE)、重い元素 (Gd-Lu) を重希土類元素(英: heavy rare-earth element、HREE)と呼ぶ。また、中間のものを中希土類と呼ぶこともある。元素ごとに分離されたものを分離希土、分離されていないものを混合希土(ミッシュメタル)と呼ぶ。

タイトル: 第9族元素
第9族元素では価電子および内殻電子の電子構造は周期により異なる。コバルトはニッケルと共にヒ素化合物あるいは硫黄化合物として産出することが多い。岩石圏に広く分布する(10%)ものの、他の金属と共存することが多く、コバルト単独からなるの鉱石は少ない。一方、ロジウムあるいはイリジウムは他の白金族元素と共に産出し、白金族元素は合わせて岩石圏の2×10%を占める。単体コバルトは他の鉄族元素同様、高温で発火し酸化物を形成し、同じく高温で炭素、リン、硫黄と反応する。また鉄族元素の単体に共通して強磁性体である。一方、貴金属に属するロジウムあるいはイリジウムの単体はコバルトに比べて非常に空気酸化されにくい。コバルトの酸化状態は-1, 0, +1, +2, +3, +4が知られているが、+2価は多くの単塩化合物がしられており、+3価は少数の単塩化合物が知られている。