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: イットリウム
イットリウムはほとんどの希土類鉱石に含まれ、いくつかのウラン鉱石にも含まれるが、単体は自然界に存在しない。地殻中の存在量は約31 ppmであり、これは28番目に大きく、銀の400倍である。土壌中には10-150 ppm(乾燥質量の平均で23 ppm)含まれ、海水中には9 pptほど含まれている。アポロ計画で採集された月の石は、イットリウムを比較的多く含む。生体内での役割は知られていないが、ほとんどの生物に含まれ、ヒトでは肝臓、腎臓、脾臓、肺、骨に濃縮する傾向がある。ヒトの体には0.5 mg程度のイットリウムが含まれており、母乳には4 ppmほど含まれている。新鮮な野菜や作物には20-100 ppmほど含まれ、なかでもキャベツに最も多く含まれる。最も高濃度なのは樹木の種子であり、700 ppm以上含まれる。

タイトル: 金
科学的に不活性であることから、鉄などのように純度を高める精練を行う必要はない。しかし、鉱石からの抽出には王水や水銀以外との反応が難しいことから、特殊なプロセスが要求される。

タイトル: チスタライト
チスタライト(Tistarite) は、極めて希少な鉱物である。化学式はTi2O3で、天然の酸化チタン(III)である。 化学的には、赤鉄鉱、コランダム、エスコライト、カレリア石のチタンアナログである。他に、一般式A2O3を持つ鉱物には、方ヒ素鉱、アヴィセンナイト、斜方ヒ素鉱、蒼鉛土、ビクスビ鉱、カンガイト、スフェロビスモアイト、イットリア石、バレンチナイト等がある。どちらも有名なアエンデ隕石から発見されたチスタライトとグロスマン輝石は、3価のチタンを含む鉱物として知られている唯一のものである。これら以外の鉱物中のチタンは、常に4価である。地上で産出するチスタライトとして知られている唯一のものは、イスラエルのカルメル山の下にある上部マントルで、Shefa Yamim Ltd.社による鉱物探索中に発見された。

タイトル: コモンメタル
コモンメタル、普遍の金属(ふへんのきんぞく):一般の金属(いっぱんのきんぞく)は、古より大量に使われてきた金属のこと。レアメタルの逆性の物質である。

タイトル: アーマルコライト
この焼入れに必要な条件があるために、アーマルコライトは他の鉱物に比較して稀少な存在であり、イルメナイトやルチルと共に見つかるのが普通である。

タイトル: 非鉄金属
日本に限らず世界的に見ても鉄以外の金属の生産総量が鉄鋼の生産量に比べ圧倒的に少ないために、便宜的に「非鉄金属」という名称を与えて1つのグループにまとめたものであるが、語感からすると「鋼」も除外されているような意味を持ち、鉄鋼の中では鉄と呼ばれるものよりは鋼と呼ばれるものも多いという議論も起こりやすく、混乱しやすいので使用領域は限定的である。また、あくまでFe1元素以外の金属元素を指す総称であるため、通常は工業的ならびに経済的な分野に限ってこの呼称が用いられる。従って、この分類は工業的または経済的理由での分類に過ぎず、それ以上の特別な意味はない。物理や化学といった科学的な特性での分類でもないので、科学分野では余り用いられない用語である。

タイトル: 有機鉄化合物
塩の毒性が低く安価であるため、鉄は頻繁に化学量論的試薬として用いられる。有機反応における触媒としての鉄はコバルトやニッケルほど注目されてはいないが、主要な適用対象としては以下がある。

タイトル: リチウム
リチウムは水素、ヘリウムとともにビッグバンによって合成された初めの元素のひとつであるが、リチウムおよびベリリウムとホウ素は近い原子番号の他の元素と比較してその存在量は著しく小さい。これは、リチウムが低温で核反応を起こすため消費されやすく、かつリチウムが生成されるような核反応が少ないことの結果である。リチウムは亜恒星天体である褐色矮星や、特定の特異な橙色の星において見られる。リチウムは温度が低く小さな褐色矮星に存在するが、より温度の高い赤色矮星では核反応によって消費されリチウムが存在しないため、太陽よりも小さなこれら2つを識別するためにリチウムの存在を確認する「リチウム・テスト」と呼ばれる方法が利用される。ケンタウルス座X-4のような橙色の星からもまたリチウムが検出される。

タイトル: 耐火金属
他の耐火金属や白金、銅などの鉱石の中に、他の多くの金属とともに低い濃度で含まれている。他の耐火金属と合金を形成することに有用で、展延性と強度を増す効果がある。レニウムの合金は、電子部品、ジャイロスコープ、原子炉などに用いられている。レニウムのもっとも有用な用途は触媒である。アルキル化、脱アルキル化、水素化、酸化といった反応の触媒として用いられる。しかし希少な元素であることから、耐火金属の中ではもっとも高価である。

タイトル: 金属
人体は、カルシウムを含む6つの多量元素、ナトリウム、カリウム、マグネシウムを含む5つの少量元素で99.4%を構成されている。これに加え必須元素、微量元素が生命活動や酵素の活性などに使われている。このような金属をつくる元素は宇宙の誕生とともに生成された訳ではない。ビッグバンが起こった後、当初宇宙に満ちていた元素は水素とヘリウムだけだったと考えられる。これが重力によって集まり、産まれた恒星の中でより重い元素は核融合を起こし生成された。ただし太陽程度の星では酸素までであり、より重い質量の恒星でも内部で生成される元素は鉄までに止まる。鉄よりも重い元素は超新星爆発のエネルギーを吸収して初めて核融合を成すといわれる。

タイトル: レニウム鉱
レニウム鉱は名前の通りレニウムを含む鉱物である。レニウムはいわゆるレアメタルの中でも特に珍しい元素であり、通常は地殻中に薄く分散している。このため、レニウムを主成分とする鉱物の中では初めて発見された鉱物である。また、レニウムを主成分とする鉱物はレニウム鉱とタキアン鉱 (Tarkianite・(Cu,Fe)(Re,Mo)4S8) しか発見されていない。レニウム鉱は非常に純粋な硫化レニウム(IV)である。レニウム鉱の不純物はわずか5億分の1から1億分の1しか含まれていない。

タイトル: アルミニウム
20世紀のうちにアルミニウム及びそれを主体とする合金は鉄鋼材に次ぐ主要金属材料としての地位を確立している。日用品も多く、非常に生活に身近な金属である。天然には化合物のかたちで広く分布し、ケイ素や酸素とともに地殻を形成するおもな元素のひとつである。自然アルミニウム(Aluminum、Native Aluminum)というかたちで単体での産出も知られているが、稀である。単体での産出が稀少であったため、自然界に広く分布する元素であるにもかかわらず発見が19世紀初頭と非常に遅く、上述のとおり製錬にも大きなエネルギーを必要とすることから産業的に広く使用されるようになるのは20世紀に入ってからと、金属としての使用の歴史はほかの重要金属に比べて非常に浅い。

タイトル: 銅
銅(どう、英語: copper、ラテン語: cuprum)は、原子番号29の元素。元素記号は Cu。周期表では金、銀と同じく11族に属する遷移金属である。金属資源として人類に古くから利用され、生産量・消費量がともに多いことからコモンメタル、ベースメタルの一つに位置づけられる。

タイトル: 炭酸リチウム
炭酸リチウム(たんさんりちうむ、Lithium carbonate)は、化学式 Li2CO3 で表される無機化合物である。無色の塩であり、金属酸化物の製造において広く用いられている。

タイトル: 有機金属化学
有機金属化合物は「有機パラジウム化合物」のように頭に「有機-」を付けた形で呼ばれる。典型的な有機金属化合物にはクロロ(エトキシカルボニルメチル)亜鉛 (ClZnCH2C(=O)OEt) のような有機亜鉛化合物、ジメチル銅リチウム (Li[CuMe2]) のような有機銅化合物、グリニャール試薬・ヨウ化メチルマグネシウム (MeMgI) や ジエチルマグネシウム (Et2Mg) のような有機マグネシウム化合物、n-ブチルリチウムのような有機リチウム化合物などがある。重要な有機金属化合物として金属カルボニル、カルベン錯体、フェロセンをはじめとするメタロセンが挙げられる。有機金属化学には、ケイ素、ヒ素、ホウ素などの半金属の化合物も含まれる。例えば、有機ホウ素化合物であるトリエチルボラン (Et3B) などである。また、ツィグラー・ナッタ触媒に用いられるアルミニウムのような卑金属も含まれる。

タイトル: チタン
また、人工関節・人工骨といった、整形外科分野でも利用されている。チタンの持つ優れた耐食性・疲労特性などより、航空機・装甲・軍艦・宇宙船・ミサイルなどに使用されている。重要な構造物には、アルミニウム・ジルコニウム・ニッケル・バナジウムなどの他元素との合金が使用されることが多い。航空機では、熱環境に応じて他素材と使い分けられる傾向にある。耐熱性・強度を優先すると、チタン合金は1000 °Cを超える耐熱性を持たないため、ジェットエンジンのホットセクションには使われない。金属チタンは500 °C以下の部分で、ニッケル超合金よりも軽量化できるノズルなどに使われる。その他のより低温な機体構造には、より安価で軽量化できるアルミニウム合金を多用する。低温部でも鉄鋼よりも軽量化できることから、降着装置に用いた例もある。

タイトル: ミネラル
以下の物質はミネラルであるとは認められていない。

タイトル: 白金磁石
白金磁石は、白金を主原料として製造された磁石。白金(約70 %)に、鉄やニオブ、コバルトなどを加えて鋳造する。金属であるために製造が容易であり、また形状や加工の自由度も大きい。金属磁石では最も強い磁気性能を持つが、希土類磁石よりもやや劣る。白金を含むため非常に高価である。希土類磁石が開発される以前から高級な時計やステレオなどに使用されていたほか、化学的に安定していることから人体への影響が少なく、健康器具や医療器具への利用も行われている。

タイトル: 軟水
軟水(なんすい)とは、カルシウムやマグネシウムの金属イオン含有量が少ない水のことである。

タイトル: アタカマ石
銅鉱石としての利用はさほど多くない。

タイトル: 第1族元素
植物の灰から発見されたカリウムや、動物の血液中に豊富に含まれていることで知られていたナトリウムとは対照的に、固体で発見されたことを考慮して、イェンス・ベルセリウスは「石」という意味のギリシャ語λιθoςからこの未知の素材を「lithion/lithina」と命名、同素材の中にある金属を「リチウム」と名付けた。リチウム、ナトリウム、カリウムは、1850年にヨハン・デーベライナーが同様の特性を持つと同族元素の三組にあたると指摘、これが周期性の(部分的な)発見となった。ロベルト・ブンゼンとグスタフ・キルヒホフが1859年に発明した分光器を使って、初めて発見された元素がルビジウムとセシウムである。彼らが翌1860年に、ドイツの鉱泉水からセシウムを発見した。その翌年には、ドイツのハイデルベルクで鉱物レピドライトの中からルビジウムが発見された。

タイトル: 自然白金
ちなみに、ほとんどの自然白金とされる標本は、実際には「Isoferroplatinum」(白金の他に、パラジウム、銅、鉄を主に含む)という別の鉱物に分類されるようである。

タイトル: チタン
一方、高温ではさまざまな元素と反応しやすくなるため、鋳造・溶接には酸素・窒素を遮断する大がかりな設備が必要であり、この点が製造の難しさのひとつの起因となっている。炭素・窒素とも反応してそれぞれ炭化物・窒化物を作り、これらは超硬合金の添加物としてしばしば利用される。特に純度の高いチタンは無酸素空間においての塑性に優れ、鋼と似た色合いの銀灰色光沢を持つ。チタンは鋼鉄以上の強度を持つ一方、質量は鋼鉄の約55 %と非常に軽い。チタンはアルミニウムと比較して、約60 %重いものの、約2倍の強度を持つ。これらの特性により、チタンはアルミよりも金属疲労が起こりにくいが、工具鋼などの鉄鋼材料には劣る。

タイトル: 貧金属
貧金属(ひんきんぞく、英: poor metal)は、周期表上でPブロック元素内にある金属元素である。したがって、Pブロック金属(英: p-block metals)とも呼ばれる。遷移金属と比べ、一般的に融点や沸点は低く、電気陰性度は高く、軟らかい。金属と非金属の境界に近く、結晶構造は共有結合的な傾向を示し、他の金属元素と比べて一般的に複雑さが増すか、隣り合う原子の数が少なくなる。半金属とは、電気伝導性が非常に高いことと密度が大きいことで区別される。

タイトル: 資源
鉱物資源は各地に偏在しているが、中でもレアメタルはとりわけ偏りが大きく、現在の産業にとって不可欠であるものの、産出量も少ないため供給に不安定な面が強い。主要なレアメタルの産出国としては、南アフリカや中国、ロシアなど。鉱物資源の採掘に際しては、事故の危険も大きく、例えば労災保険の保険料率も高く設定されている。これまでにも、坑道の落盤や火災、爆発事故など、多くの事故が発生してきた。また、採掘による環境破壊も問題となる。山などを掘ることによる自然破壊のほか、鉱山から流出する有害物質も問題となり、日本の例では、足尾銅山鉱毒事件がある。各資源についての詳細は、それぞれ、石油、石炭、天然ガス、鉄、銅、アルミニウム、鉛、亜鉛、スズ、マグネシウム、マンガン、ウラン・ニッケル・クロム・タングステン・モリブデン・コバルト・マンガン・バナジウム・白金・金・銀・ダイアモンドなどを参照。

タイトル: コバルト
単体金属としてのコバルトの利用は一部用途にとどまっているが、合金材料として重要であり、工業的に利用される。初期のコバルト合金は、高速度工具鋼にコバルトを添加したコバルトハイス鋼に用いられた。また、切断工具材料としてそれまでの合金に添加されることにより、コバルトの需要は増していった。ニッケル・クロム・モリブデン・タングステン、あるいはタンタルやニオブを添加したコバルト合金は、高温でも磨耗しにくく腐食に強いため、ガスタービンやジェットエンジンといった高温で高い負荷が生じる装置などに用いられているほか、溶鉱炉や石油化学コンビナートなどでも充分に役割を果たす。そのほか、鉄よりも錆びづらく酸やアルカリに侵食されにくい性質を利用し、コバルト含有率を大幅に高めたコバルト合金は、鋏などの高級素材として利用されている。

タイトル: 白金
この場合、プラチナは希少な「特1級」の扱いで、金やダイヤモンドは「平1級」の扱いになる。

タイトル: チタン
他の形の鉱物では、板チタン石 (TiO2)、灰チタン石(ペロブスカイト、CaTiO3)およびくさび石(チタナイト、CaTiSiO5)などが存在するが、特にチタン鉄鉱とルチルが経済的に重要な役割を持っている。チタンのおもな採掘は、オーストラリア大陸やスカンディナヴィア半島、北アメリカ大陸などであり、1997年におけるチタンの世界のシェアは以下の順になっている。アポロ17号が月面に到着した際に持ち出された岩石から12.1 %の TiO2 が検出されたほか、隕石の中からも検出されており、太陽やM型の恒星にも存在すると考えられている。

タイトル: 資源
一般に、資源が減少して価格が上昇すると、省資源技術の開発や、新たな鉱床の探索、採掘技術の開発、低品位の資源の利用などが促されるため、可採埋蔵量が増加し、可採年数は伸びる。但し、資源は有限であるのは間違いなく、どこまでそれで利用し続けられるかの予想は困難である。資源が浅い地層に存在する場合には露天掘りも可能であるが、地層が深い場合や、海底に存在する場合には採掘のコストは高くなっていく。また、資源として開発されるに当たり、鉱床に求められる資源の含有量も大きく異なる。例えば鉄であれば、最低でも25%程度の鉄含有量が求められ、高品位の鉄鉱石では含有量は65%に達するが、一方金では、金鉱山の平均的な金含有量は0.0005%程度(鉱石1000kgに対して金5g)である。

タイトル: ルビジウム
ルビジウムは地殻中に23番目に多く存在する元素である(地殻中の元素の存在度も参照)。おおよそ亜鉛と同程度に豊富であり、いくぶんか銅よりも普遍的である。自然での産出は、白榴石(英語版)、ポルサイト、カーナライト、チンワルド雲母などの鉱石に、酸化物として最大で1%ほど含有されている。リチア雲母は0.3%から3.5%のルビジウムを含み、商用ベースのルビジウム源として利用されている。いくつかのカリウム鉱石や塩化カリウムも、商業的に重要な量のルビジウムを含んでいる。海水中には、平均して1 L当たり125 μgのルビジウムが含まれている。同族の他の元素と比較すると、1 L当たり408 mg含まれるカリウムより大幅に少なく、1 L当たり0.3 μg含まれるセシウムよりは大幅に多い量である。ルビジウムはそれなりに大きなイオン半径を有しているため、「不適合元素」の1つである。

タイトル: 酸化鉄
鉄は、アルミニウムやチタンと同様に岩石中に豊富であり、酸化鉄を含む鉱石から鉄を得ることは難しいことではない。

タイトル: レニウム鉱
ただし、現在のレニウム資源は先述のようなモリブデン鉱石からの回収か、レニウムのリサイクルがほとんどであり、レニウム鉱の存在についてはアメリカ地質調査所や石油天然ガス・金属鉱物資源機構の資料では触れられていない。これは、レニウム鉱の存在が、上記のものと比べればかなり稀な存在であるからである。

タイトル: イリジウム
イリジウムを含有した鉱石鉱物には、次のような物が見られる。