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SQL SQLとオンライン処理
SQLはその性質上、「宣言型」の言語である。
プログラムから関係データベースを操作するための方法として、SQLが関係するものや関係しないものがあり、以下にそれらを述べる。
手続き型プログラミング言語、あるいは手続き型ではないプログラミング言語から関係データベースを操作するため、ソースコード中にSQLを埋め込み、プリプロセッサによってSQL部分を変換してデータベースアプリケーションを開発する方式がある。これを「埋め込みSQL」(Embedded SQL/ESQL) と呼び、後にANSIにより仕様が標準化された。
マイクロソフトは、C言語からAPIレベルで統一したソースコードを記述し、クライアント・サーバ型アプリケーションシステムの構築に有用である仕組み「Open Database Connectivity」(ODBC) を発表し、その有用性からANSIではODBC仕様を参考に「SQL/CLI」という仕様を標準化した。
LINQでは、プログラミング言語C#内において、文脈によって何らかの綴りをキーワードとして扱うという contextual keyword を活用し、言語内に言語の拡張のようにしてSQLライクな記述ができる。文字列ベースの埋め込みで発生するインジェクションに関係する問題や、プレースホルダの利用のようなわずらわしさが無いのが利点である。
SQL SQLとバッチ処理
埋め込みSQLやODBCの普及により、オンライントランザクション処理向きのSQLアクセス方法は確立されたが、バッチ処理性能向上の必要性が求められるようになった。
ある表（テーブル）の内容を編集して別の表に格納する大量データの更新処理などをデータベースエンジン内部で処理プログラムを実行し、入出力 (I/O) のほとんどをデータベース内部で完結することにより、クライアント側とのデータ通信によるオーバヘッドを削減することでバッチ処理性能を向上させる「ストアドプロシージャ」が考え出された。
ストアドプロシージャは、同じくデータベース内部に定義し、データベースに発生したイベントの内容に応じて任意の処理を実行する機能である「データベーストリガ」とともに、標準SQL仕様に採用され、SQL:1999 (SQL99) 規格の永続格納モジュール (SQL/PSM) として標準化された。
SQL SQLとバッチ処理
しかし、標準化される以前から各関係データベース管理システム (RDBMS) ベンダーがデータベースエンジン内部で制御文法を記述し実行できるように独自の拡張が行われていたため、ストアドプロシージャの処理ロジック記述文法はそれ以前に標準化されたSQL文法と比較して著しい非互換が認められるため、アプリケーションソフトウェアの移植性・開発生産性・保守性を損なう場合がある。
標準SQLのSQL/PSMを採用したRDBMSを以下に挙げる。これらは概ね仕様に準拠しているが、仕様に定められていない部分や実装上の理由により細部には違いがある。
各RDBMSベンダーによる標準以外の独自のプロシージャには以下のようなものがある。これらには、独自追加された制御構文だけでなく、命令やデータ型の非互換も含むため注意が必要である。
SQL SQLの対話的実行
SQLを対話的に実行する場合、関係データベース管理システム (RDBMS) に付属するコマンドラインタイプのアクセスユーティリティを利用するのが一般的である。SQL文を記述したテキストファイルをスクリプトとして実行し、バッチ的に実行することが可能なものもあり、広く利用されている。RDBMSごとに、そのユーティリティ固有の命令を備えているものもあるため、データベースを扱うアプリケーションソフトウェア開発の初心者はその命令もデータベースエンジンが解釈するSQL文法のひとつであると間違って覚えてしまい、ODBCやJDBCなどAPIからSQLを実行したときのエラーの原因が理解できずに混乱することもある。
ユーティリティ固有の文法で誤解しやすいものには、データベースでSQL文の文末に指定する文字である。全データベース共通では「;」、Oracle Database の ユーティリティであるSQL*Plusで、ストアドプロシージャの定義や無名PL/SQLブロックを発行するときに文末行に指定する「/」 や、Sybase/SQL Serverのisql/osqlではすべてのSQL文の文末行に指定する「GO」などがある。このなかでもっとも間違えやすいのが「;」である。これは、一般的なSQL教科書でも構文の終端文字として例が記載されているが、標準SQLの構文の終端文字ではない。
SQL SQL文法
データベース言語SQLの文法の種別は、以下の3つに大別される。
その他に、これらの命令の適用範囲を補完するための機能として、SQL文を実行時に解釈する「動的SQL」や、埋め込みSQLのための命令などが用意されている。
関係データベース管理システム (RDBMS) 以前のデータベース管理システム (DBMS) では、これらは必ずしも同一の言語ではなかった。データ定義言語は存在せずにすべて専用のコマンドにパラメタを指定して実行する実装も存在した。
列名と値を、対で指定
表を構成するすべての列に値を格納する場合は、列名の記述を省略可能
他表のデータを検索して格納
更新
削除
1行以上の検索
1行だけの検索
取得行数を指定した検索
「カーソル」とは、SELECT文などによるデータベース検索による検索実行の結果を1行ずつ取得して処理するために、データベースサーバ側にある結果集合と行取得位置を示す概念をいう。
カーソルの定義とその操作は、主にアプリケーションプログラムなどの手続き型言語からのSQL実行において利用する。
※V開始値、V終了値は、埋め込み変数あるいはホスト変数と呼ばれ、埋め込みSQLの場合は、プログラム中のBEGIN DECLARE SECTION〜END DECLARE SECTIONの間で宣言する。
※カーソルのオープン前に、V開始値、V終了値には値を設定しておく。
SQL SQL文法
検索条件に合致した行をすべて取り出すには、「データなし」になるまでFETCHを繰り返す。
※V列A, :V列B, :V列C は、埋め込み変数あるいはホスト変数と呼ばれ、埋め込みSQLの場合は、プログラム中のBEGIN DECLARE SECTION〜END DECLARE SECTIONの間で宣言する。
取り出した行の更新例
FETCHで位置付けた行を更新するには、UPDATE文でWHERE CURRENT OF カーソル名を指定する。
※V列C更新値は、埋め込み変数あるいはホスト変数と呼ばれ、埋め込みSQLの場合は、プログラム中のBEGIN DECLARE SECTION〜END DECLARE SECTIONの間で宣言する。
取り出した行の削除例
FETCHで位置付けた行を削除するには、DELETE文でWHERE CURRENT OF カーソル名を指定する。
カーソルのクローズ例
SQL SQL文法
動的SQLは、通常SQL文をRDBMSに対して送信の度にデータベースエンジンで実行可能な内部中間コードに翻訳する作業を事前に行うことによって、翻訳済みSQLコードを再度利用してSQL解析のオーバーヘッドを削減することと、SQL文をソースコードで固定せずにデータベースへのアクセス毎に構文を書き換えたい場合に、有用である。データ操作言語 (DML) ももちろん実行できるが、データ定義言語 (DDL) のようにデータベース製品の機能アップによって新しい命令が追加されるものは、プリプロセッサの対応作業が重荷になるため、ほとんどのデータベース製品ではDDL文は動的SQLにて実行することが一般的となっている。
もともとカーソルは、埋め込みSQLでホスト言語（母言語）から結果集合を取得するために、都合のよい方法として考えられたものである。データベースと通信するためのリソースの割り当て確保や解放、1行ごとにホスト言語のループ処理で取得するための命令 (FETCH) などがある。
SQLで用いられる論理値は、コンピュータの世界でもっとも広く利用されている2値論理 (TRUE, FALSE) ではなく、3値論理 (TRUE, FALSE, UNKNOWN) となっている。
3値論理自体は古くから存在し、Fortran など数値計算においてはよく用いられる。
Oracle 9i 以来 CONNECT BY 構文がサポートされるようになり、ネットワーク型のデータ構造の処理が軽くなった。すなわち、再帰的な処理を行うさいに、ホスト側が再帰的な処理を負担するとデータサーバーとのトラフィックが増大し、その間はコミットされるまで他のサーバがデータサーバーにアクセスできないという問題があった。それを解消するために「データサーバー内で再帰的な処理を行う」というアプローチが試みられた。とはいえ、「SQL で再帰を書く」というプログラマは珍しがられた。
国連軍
国連軍（こくれんぐん、英: United Nations Forces）は、国際連合安全保障理事会（安保理）の決議によって組織された国際連合の指揮に服する軍隊を指す。
国連軍 概説
国連憲章41条の定める非軍事的措置が不十分であると安保理が判定した場合、同42条に基づいて使用される軍隊である。
国際連合憲章第7章においては、平和に対する脅威に際して、軍事的強制措置をとることができると定められている。憲章第42条で、安全保障理事会は国際の平和と安全を維持または回復するために必要な行動をとることができると規定されている。憲章第43条に従ってあらかじめ安全保障理事会と特別協定を結んでいる国際連合加盟国がその要請によって兵力を提供することになっており、安全保障理事会が当該兵力を指揮する。憲章第46条により安全保障理事会は軍事参謀委員会の援助により、兵力使用の計画を作成し、憲章第47条3項により軍事参謀委員会が兵力の指揮に関して助言する。これまで、この兵力提供協定を結んでいる国がないため、国際連合憲章第7章に基づく、安保理が指揮する国連軍が組織されたことはこれまで一度もない(だから今日において、一般に国連軍といえば、国連平和維持活動の平和維持軍を指すことが多い)。
国連軍 フィクションのできごと
『蒼き鋼のアルペジオ -アルス・ノヴァ-』
第1話冒頭で霧の艦隊と「国連軍最終決戦艦隊」の戦闘が描かれている。なお、原作にこのシーンは存在しない。
『アルジェントソーマ』
陸海空軍のほかに宇宙軍が存在するほか、内部に対エイリアン組織である「フューネラル」が編成されている。
『宇宙戦艦ヤマト2199』
国連傘下の軍事組織として「国連統合軍」が登場。作中には主にその下部組織である「UNCF （国連宇宙軍）」が登場している。
『機動戦士ガンダム00』
1stシーズンに登場。架空の国家連合であるユニオン、AEU、人類革新連盟（人革連）が統合したもので、2ndシーズンより地球連邦軍に改名。
『クロムクロ』
度々登場。AC-130などが劇中に登場する。
『サブマリン707R』
海洋の平和維持を目的とした国連直轄の「PKN（平和維持海軍）」が登場。なお、原作にはPKNに相当する組織として「P.S.G.」という国際組織が登場する。
『新海底軍艦』
地空人の侵攻に対応すべく、「国連軍特別平和維持部隊」の艦隊が南極に展開する。
『新世紀エヴァンゲリオン』
セカンドインパクト発生を受け、戦略自衛隊を除く各国軍の戦力を吸収して発足した組織として登場する。
国連軍 フィクションのできごと
『戦闘妖精・雪風』
本作に登場する、異星体ジャムに対抗すべく結成された「フェアリィ空軍（FAF）」は、国連地球防衛機構の下部組織とされている。また、FAFとは別に、超空間通路が出現した南極圏を国連軍艦隊が監視している。
『蒼穹のファフナー』
フェストゥム殲滅のために「新国連」の下に各国軍を統合した「NUNHF（新国連人類軍）」（通称・人類軍）という軍事組織が登場する。
『タイドライン・ブルー』
国連に代わる国際機関「新国連」傘下の軍事組織として「新国連軍」が登場する。
『地球防衛企業ダイ・ガード』
「国連安全保障軍」（通称・安保軍）の名で登場。民間防衛・警備企業の「21世紀警備保障株式会社」に出資しているほか、自衛隊を指揮下に置いている。
『Project BLUE 地球SOS』
州軍を除く各国軍を吸収している組織として登場。なお、本作に登場する国連マークは現実のものとは異なる。
『ほしのこえ』
地球外知的生命体タルシアンの探索を目的として結成された「国連宇宙軍」が登場する。
『ムーの白鯨』
『超時空戦艦まほろば』
機動帝国「怒国」の傀儡的な組織として描かれている。
『沈黙の艦隊』
正確には国連に派遣された深町ら海上自衛隊員4人。
国連軍 フィクションのできごと
『鉄腕アトム』
「ロボット宇宙艇の巻」に登場。ガンガラ島に設けられた監視基地がブロンズ共和国艦隊の奇襲を受ける。
『トリコ』
『彼岸島 48日後…』
日本が雅率いる吸血鬼軍団によって滅ぼされた後、吸血鬼軍団の本拠地となった東京にミサイル攻撃を加えている。
『ドラえもん』
ひみつ道具「人間製造機」によって生み出されたミュータント達が仲間を増やしつつ人間を征服させようとした際に出動した。作中では名前だけ登場。
『終りなき戦い』
異星人トーランの襲撃から太陽系外への移民船団を護衛すべく結成された「UNEF（国連探検軍）」が登場する。
『火星三部作』
各国軍を吸収した組織となっており、下部組織として地球復興間の治安維持を担当する「UNAG（国連アドバンスドガード）」が存在する。
『航空宇宙軍史』
作中に登場する「航空宇宙軍」は、国連軍と同様に国連安全保障理事会傘下の航空宇宙軍小委員会の下に設立されたものとされている。
『太陽の簒奪者』
地球外知的生命体リング・ビルダーとの接触に備え、本来通りの国連安全保障理事会統括下にある組織として設立された「UNSDF（国連宇宙防衛軍）」が登場する。
『地球移動作戦』
「UNSF（国連宇宙軍）」として登場。
国連軍 フィクションのできごと
『ほしからきたもの。』
異星人による侵略に対抗すべく結成された「国連宇宙軍（UNSF）」が登場する。
『星を継ぐもの』・『ガニメデの優しい巨人』・『巨人たちの星』
UNSSEP（国連太陽系探査計画）遂行のために設立された「UNSA（国連宇宙軍）」が登場。各国正規軍解散後に設立された組織だが、軍よりも宇宙機関的な面が強い。
『見知らぬ明日』
宇宙人の侵略を受けて国連傘下に設立された、既存の国連軍制度を大幅に上回る武力を指揮下に納める「大国連軍」が登場する。
『ウルトラマン80』
作中に登場する国連直轄の地球防衛軍の正式名称は「UNDA（United Nations Defence Army）」となっている。
『ウルトラマンガイア』
国連と科学者集団アルケミー・スターズが共同で設立した軍事組織「G.U.A.R.D.」が登場する。
『サンダーバード』
第26話「海上ステーションの危機」に登場。
『アフターバーナー クライマックス』
国連傘下の軍事組織「G.H.O.S.T.」が登場。G.H.O.S.T.内の特殊航空部隊が主役となる。
『A-JAX』
国連軍内の特殊戦闘部隊「A-JAX」が主役となる。
『エースコンバット3 エレクトロスフィア』
国連軍 フィクションのできごと
NUN（新国際連合）傘下の治安維持対策機構として、独自の軍事力を備えた「UPEO」という組織が登場する。
『エースコンバット インフィニティ』
UNFという名称で登場し、キャンペーンモードにおいてはリッジバックス隊が存在する（のちに民間軍事会社「アローズ社」所属のボーンアロー隊と合同で「アローブレイズ」が結成される）。また、オンライン協同戦役及びチームデスマッチにおいて臨時編成部隊のアルファ隊・ブラボー隊がプレイヤーの所属部隊となる。
『エースコンバット7』
IUN国際停戦監視軍（IUN-PKF）の名称で登場する。戦力の大部分がオーシア軍で構成されている。
『ケツイ〜絆地獄たち〜』
国連軍とは明言されていないが、巨大兵器メーカーEVAC社への武力介入を目的とした国連主導の特殊戦闘部隊が主役となる。
『重鉄騎』
半導体が全滅した世界において、半導体を使用しない旧式兵器を多数保有するアジアの大国が主体になっている。
『ZONE OF THE ENDERS』
「UNSF（国連宇宙軍）」として登場。
『HALOシリーズ』
本作に登場する軍事組織「UNSC（地球軍）」は、「国連宇宙司令部」とも呼ばれる。
『マブラヴ』・『マブラヴ オルタネイティヴ』
国連軍 フィクションのできごと
対BETA戦のために、本来通りに国連安全保障理事会指揮下に発足した「国連統合軍」が登場。各方面軍のほかに「国連統合海軍」と「国連宇宙総軍」が存在する。
『マーセナリーズ』
内戦状態の北朝鮮にて「国家連盟(AN)」傘下の軍事組織として「国家連盟軍」がPKOを行っている。
『メタルブラック』
本作に登場する軍事組織は名称こそ不明だが、ネメシスに対抗すべく国連安全保障理事会によって各国に残存する陸海空軍の指揮系統が一本化されたものとされている。
『空母いぶき』
戦闘をやめるようにと自衛隊艦隊と東亜連邦軍艦隊の間に各国の5艦の潜水艦が「CODE」として登場する。
『JSA』
『地球防衛軍』
本作に登場する「地球防衛軍」は、対ミステリアン戦のために国連の下に各国が合同で結成したものであり、予告編では「国連軍」とされている。
『トンマッコルへようこそ』
『ノー・マンズ・ランド』
UNPROFORが登場する。
『平成ゴジラシリーズ』
国連G対策センターの傘下にある軍事組織「Gフォース」が登場する。
『ホテル・ルワンダ』
『惑星大戦争』
国連宇宙局傘下の軍事組織「UNSF（宇宙防衛軍）」が登場する。
位相幾何学
位相幾何学（いそうきかがく、英: topology, トポロジー）は、幾何学の分野の1つであり、図形を構成する点の連続的位置関係のみに着目してその性質を研究する学問である。
名称は、ギリシア語で「位置」「場所」を意味するτόπος（トポス）と「言葉」「学問」を意味するλόγος（ロゴス）に由来し、「位置の学問」を意味している。
トポロジーは、何らかの形（かたち。あるいは「空間」）を連続変形（伸ばしたり曲げたりすることはするが切ったり貼ったりはしないこと）しても保たれる性質（位相的性質または位相不変量）に焦点を当てたものである。位相的性質において重要なものには、連結性およびコンパクト性などが挙げられる。
位相幾何学
位相幾何学は、空間、次元、変換といった概念の研究を通じて、幾何学および集合論から生じた分野である。このような考え方は、17世紀に「位置の幾何」（羅: geometria situs）および「位置の解析」（羅: analysis situs）を見越したゴットフリート・ライプニッツにまで遡れる。レオンハルト・オイラーの「ケーニヒスベルクの七つの橋問題」および多面体公式がこの分野における最初の定理であるというのが定説となっている。用語 topology は19世紀にヨハン・ベネディクト・リスティングによって導入されたが、位相空間の概念が起こるのは20世紀の最初の10年まで待たねばならない。20世紀中ごろには、位相幾何学は数学の著名な一分野となっていた。
位相幾何学には様々な分科が存在する。
位相空間論 (General topology) は、位相の基礎となる側面を確立し、位相空間の性質を研究し、位相空間特有の概念について研究する。別の言い方をすると、「与えられた集合を位相空間とするような開集合に関して研究する」分野である。これには他のあらゆる分野で用いられる基本的な位相的概念（コンパクト性や連結性などの話題を含む）を扱う点集合位相 (point-set topology) も含まれる。
位相幾何学 歴史
1679年の秋、ライプニッツはホイヘンスに宛てた手紙の中で自分の考えをのべた一つのエッセイ（公けにされたのは1833年）を送った。その中でライプニッツは、代数学は幾何学のなかに簡潔な方法や美しい構成を与えていないので自分は代数学に満足できない、代数学が量を端的にあらわしているように、もっと幾何学的に位置（situs）を表す別の解析（analysis）、既知や未知の位置の間の関係を論ずる幾何学的解析（geometric analysis）が必要である、と強調した。ライプニッツは幾何学的対象を記号で表す新しい代数学の構成を夢みていたが、発展させることはできなかった。当時としては計量的な性質から完全に抜け出すことはできなかったので、ホイヘンスはライプニッツの思想や方法に興味を示すことはなかった。
ユークリッド幾何学が紀元前にはできていたことと比較すると、オイラーやガウスに始まる位相幾何学は高々 250 年の歴史であり、大きな差がある。オイラーは、いわゆるオイラーの多面体定理において球面に連続的に変形できるような多面体の辺・頂点・面の数の間にある関係が成り立つことを見出したが、これをもって位相幾何学の始まりとするのが一般的である。
位相幾何学 歴史
多面体の頂点、辺、面の数を各々 n0, n1, n2 とおくと、これらが n0 − n1 + n2 = 2 の関係にあるとするオイラーの定理は、18 世紀当時の解析学、代数学を中心とする数学の流れにおいて孤立した結果であった。19 世紀にガウスは絡み目数を線積分により表示する公式を与え、また後半紀にリーマンが現在リーマン面と呼ばれる概念を提出し、ロッホは曲面の上の 2 つの偏微分方程式の解の自由度の差を曲面の種数を含む数と同定するリーマン・ロッホの定理をまとめた。これら前駆的研究に対して、トポロジーがひとつの分野として確立する契機となったのは 1900 年前後のポアンカレの一連の研究による。
ポアンカレは 1895 年の論文「Analysis Situs」の中でホモロジーの概念を導入した。これはホモロジー論へと発展した。同じ論文の中でポアンカレは基本群の研究を行った。これはホモトピー論へと発展した。これらはいまや代数的位相幾何学の大きな柱であると考えられている。
位相幾何学 歴史
現代的な位相幾何学は 19 世紀に後半に確立された集合論を大きな基盤として成り立っている。集合論の祖のひとりであるゲオルク・カントールはフーリエ級数の研究に際してユークリッド空間内の点集合について考察している。
カントール、ボルテラ、アルツェラ、アダマール、アスコリ、らの研究を取りまとめる形で（今日では一般的な位相空間の特別の場合であると考えられている）距離空間の概念を確立したのはフレシェで、1906 年のことである。「位相空間」という用語を導入したのはハウスドルフで、1914 年に今日ではハウスドルフ空間と呼ばれる概念を定義するために用いられたものであるが、その一般化として現代的な意味での位相空間という概念が確立されるのは 1922 年、クラトフスキーの手による。
位相幾何学 主要な概念
位相（トポロジー）は、大まかに言えば集合の元が互いにどの程度空間的に関連があるのかを示す、この分野の中心的な数学的構造である。一つの集合には複数の異なる位相が入り得る。例えば、実数直線、複素数平面、およびカントール集合は異なる位相を持つ同一の集合と見ることができる。
厳密に言えば、集合 X に対し、X の部分集合族 τ が X の位相であるとは、
の三条件をすべて満たすときに言う。τ が X 上の位相であるとき、対 (X, τ) は位相空間と呼ばれる。集合 X に特定の位相 τ が備わっていることを Xτ と書き表すこともある。
τ の元は X の開集合と呼ばれる。X の部分集合が閉であるとは、その補集合が τ の元となる（つまり補集合が開集合となる）ことである。X の部分集合は、開でも閉でもある（開かつ閉集合）こともあれば、そのどちらでもないこともある。空集合と X 自身は常に開かつ閉である。点 x を含む開集合は x の（開）近傍と呼ばれる。
位相幾何学 主要な概念
位相空間から別の位相空間への写像が連続であるとは、任意の開集合の逆像が開であるときに言う。これは、実数を実数へ写す写像（ただし実数直線の位相は通常の位相を入れる）の場合には、初等解析学における連続函数の定義と同値である。連続写像が単射かつ全射であって、その逆写像もまた連続となるならば、その写像は同相写像（あるいは単に同相）と呼ばれ、また写像の定義域はその像と同相であると言う。これはこの写像が位相の間の写像を自然に引き起こすということもできる。互いに同相な二つの空間は、同一の位相的性質を持ち、従って位相的には同じ空間と考えることができる。例えば立方体と球面は同相であり、同様にコーヒーカップとドーナツは同相だが、他方円とドーナツは同相でない。
位相空間は極めて多様であり風変わりなものも多く存在する裏で、位相幾何学の多くの分野では多様体と呼ばれるより馴染みやすい位相空間のクラスが注目される。多様体は各点の近くではユークリッド空間のように見える位相空間を総称して言う。より明確に言えば、n-次元多様体の各点は n-次元ユークリッド空間に同相な近傍を持つ。直線や円周は一次元多様体だがレムニスケートはそうでない。二次元多様体は曲面と呼ばれ、例えば平面や球面やトーラスは三次元空間内に実現することができるが、クラインの壺や実射影平面はそうでない。
位相幾何学 主要な話題
位相空間論（一般位相）は位相に関する集合論的定義と構成を扱う位相幾何学の分野である。位相空間論は微分位相幾何学、幾何学的位相幾何学および代数的位相幾何学を含む位相幾何学の他の分野の大部分の基礎となる。点集合位相とも呼ばれる。
点集合位相における基本概念は連続性、コンパクト性、連結性である。直観的に言えば、連続写像は近くの点を近くに写す、コンパクト集合は任意に小さな有限個の集合で被覆できる、連結集合は分離された二つの部分に分割されない、ということである。ここで用いた「近く」「任意に小さい」「分離した」といった表現は何れも開集合を用いて明確な言葉に表される。「開集合」の選び方を変更すれば、それにともなって連続写像やコンパクト集合や連結集合の意味するものも変更される。そのような「開集合」の決め方のそれぞれを位相と呼ぶ。位相を備えた集合は位相空間と呼ばれる。
距離空間は位相空間の重要なクラスであり、そこでは距離函数が任意の二点間に距離と呼ばれる数を割り当てることができる。距離を持つことで多くの証明が簡明になり、またよく知られた位相空間の多くが距離空間になる。
位相幾何学 主要な話題
代数的位相幾何学は位相空間を調べるのに抽象代数学由来の道具を用いる数学の一分野である。その基本的な最終目的は同相を除いて位相空間を分類する代数的不変量を求めることであるが、普通はホモトピー同値を除いて大まかな分類を得ることが目的となる。
そのような不変量として最も重要なのがホモトピー群、ホモロジー群およびコホモロジー群である。
代数的位相幾何学では位相的問題を調べるのに代数学を用いることが主だけれども、位相を用いて代数的問題を解くということも時には可能である。例えば代数的位相幾何学で「自由群の任意の部分群がまた自由となること」を簡便に示すことができる。
微分位相幾何学は可微分多様体上の可微分写像を扱う分野である。微分幾何学とも近しい関係にあり、これらを合わせて可微分多様体の幾何学的理論が構築される。
位相幾何学 主要な話題
より精確に述べれば、微分位相幾何学は多様体上に可微分構造が定義されることのみを必要とする性質や構造を考察する。滑らかな多様体はほかに余計な幾何学的構造（これらは微分位相幾何学において存在するある種の同値性や変形の妨げとなる）を持つ多様体よりは「柔らかい」。例えば、体積やリーマン曲率は同一の滑らかな多様体上で相異なる幾何学的構造を区別することのできる不変量である。つまり、ある種の多様体を滑らかに「平坦にする」("flatten out") ことができたとしても、それには空間を歪める必要があるかもしれないし、その結果として曲率や体積が変わってしまうかもしれない。
幾何学的位相幾何学は主に低次元（二、三、四次元）の多様体に焦点を当ててその形状を調べる位相幾何学の分野であるが、より高次元の位相幾何学も一部には含む。幾何学的位相幾何学の主題には例えば向き付け可能性、ハンドル分解、局所平坦性および（平面および高次元の）シェーンフリースの定理などがある。
高次元の位相幾何学において、特性類は基本的な不変量であり、手術理論は鍵となる理論である。
低次元位相幾何学は、二次元における一意化定理（任意の曲面が一定曲率計量をもつ、幾何学的に言えば正曲率（球面的）、零曲率（平坦）、負曲率（双曲的）の三種類の何れかになる）や三次元における幾何化予想（任意の三次元多様体は、各々は可能な八種類の幾何の何れかであるような小片に切り分けることができる）に現れているように、極めて幾何学的である。
二次元の位相幾何学は一変数の複素幾何として調べることができる（リーマン面は複素曲線である）。一意化定理により、計量の任意の共形類は一意な複素計量に同値である。また四次元位相幾何学は二変数の複素幾何（複素曲面）の観点から調べることができるが、任意の余次元多様体が複素構造を持つわけではない。
場合によっては、位相幾何学の道具が必要だが「点集合」は使えないという場面に遭遇することもある。点なし位相（非点集合的位相空間論）では理論の基本概念として開集合の束を考える。一方、グロタンディーク位相は任意の圏上に定義される構造で、それら圏上に層を定義することが可能になり、一般コホモロジー論の定義を持ち込むことができる。
位相幾何学 応用
位相幾何学の手法を用いると、抽象的な接続関係に関する性質や微小変形で不変な大域的な性質を扱うことができる。数学の一分野として整理される以前より、位相幾何学的手法が単発的に使われてきた(空間中の二つの電流の相互作用に対する、ガウスの線積分表示など)が、二十世紀後半には特に他分野との関連が深まり、現在でも応用領域は広がっている。
位相幾何学を発展させたものとしてパーシステントホモロジーがある。これは特に応用されており、以下のような応用例が存在する。
センサーネットワークとは、多数のセンサーを配置してある領域全体を監視するシステムである。
パーシステントホモロジーを用いると、センサーネットワークの穴について計算することができる。センサーネットワークにおいてはセンサーの故障が問題となっている。モバイルセンサ（自律的に動くセンサ）によるセンサーネットワークについて、ホモロジーにより穴の計算をすることにより、人間の手を介在することなくセンサーを再配置できる。
Ghristの発想としては、局所的なセンサー間の接続や被覆状況から大域的な情報を抜き出すことができる。
各センサーの被覆や接続情報などの局所的な情報と、対象領域の被覆情報であるホモロジー群はリップス複体（Rips複体）を形成している。
位相幾何学 応用
ガラスなどのアモルファス構造は、結晶とは異なり原子配列に周期性を持たないことから、構造を適切に表現する記述法として満足なものが得られていなかった。従来の手法では、各原子の近傍に関する短距離構造について調べることは可能であったが、アモルファスの構造を理解するには、より広範囲の原子で構成される中距離構造を理解する必要性が報告されていた。
パーシステントホモロジーにおける手法であるフィルトレーションを用いると、穴の発生と消滅までの時間という２つの情報（パーシステント図）から、短距離・中距離の構造を抽出することができる。
最近接の３原子（Si１つと酸素原子２つ）からなる構造（穴）は、誕生（Birth）も早いがその分死亡（Death）も早い。これがガラスの短距離構造である。対して、Si７個と酸素原子７個からなる構造は誕生が早いのに対して死亡は遅い。これがガラスの中距離構造である。
このようにして、リングの誕生と死亡までの時間によりガラスなどのアモルファスの構造を記述できるのである。
各原子とそれぞれの点に貼り付けられた半径rの円は、アルファ複体を形成している。
フッ化水素
フッ化水素（フッかすいそ、弗化水素、hydrogen fluoride）とは、水素とフッ素からなる無機化合物で、分子式が HF と表される無色の気体または液体。水溶液はフッ化水素酸 (hydrofluoric acid) と呼ばれ、フッ酸とも俗称される。毒物及び劇物取締法の医薬用外毒物に指定されている。
フッ化水素 製法
フッ化水素は、蛍石（フッ化カルシウム CaF2 を主とする鉱石）と濃硫酸とを混合して加熱することで発生させる。
水にフッ素を反応させると、激しく反応してフッ化水素と酸素が生じる（この反応様式は、塩素や臭素と異なる）。
フッ化水素 性質
融点 -84 ℃、沸点 19.54 ℃ で、常温では気体または液体。塩化水素などの他のハロゲン化水素の場合に比べて性質が異なる点がある。まず、F-H の結合エネルギーが大きいために電離し難く、希薄水溶液においては弱酸として振舞う。これはフッ化物イオンのイオン半径が小さいため、水素イオンとの静電気力が強いことによるとも解釈される。また、水素結合により分子間に強い相互作用を持つことから、分子量の割りに沸点が高くなっている。また、フッ素の電気陰性度があまりに大きいために、フッ化水素同士で二量体あるいはそれ以上の多量体を生成する。80℃以上の気体状態では単量体が主となる。
液体フッ化水素は、様々な物質に対し大きな溶解能を有する。プロトン性極性溶媒であり、水などと同様に自己解離が存在するが、フッ素の高い陰性により、フッ化物イオンは更に一分子のHFと結合して溶媒和する。0℃でのイオン積は以下のようになる。
フッ化水素の水溶液（フッ化水素酸、弗酸）は濃度により酸性度は著しく変化し、純粋なフッ化水素ではハメットの酸度関数は H0 = −11.03 を示し、純硫酸に近い強酸性媒体である。さらに純フッ化水素に1mol%の五フッ化アンチモンを加えたもの(フルオロアンチモン酸)は H0 = −20.5 という超酸としての性質が現れる。
フッ化水素 性質
0℃における比誘電率は83.6と、水の87.74（0℃）に近く、イオン解離に有利な溶媒としての性質を持つが、強い酸性度のためフッ化水素中で強酸としてはたらく物質は少なく、水、アルコールなど多くの分子がプロトン化を受け強塩基として振る舞う。
フッ化物イオンの高い求核性によるケイ素原子との強い結合形成と、ケイ酸骨格へのプロトン化の相互作用により、ガラス等に含まれるケイ酸 SiO2 と反応して、ヘキサフルオロケイ酸 H2SiF6 を生じ、これらを腐食させる。この反応は、半導体の製造プロセスにおいて重要である。
ちなみに、気体のフッ化水素は、ガラス等に含まれる二酸化ケイ素 SiO2 と反応し四フッ化ケイ素
となる。
その他、ほとんど全ての無機酸化物を腐食する。そのため、容器としてポリエチレンやテフロンのボトルが使用される。
フッ化物の製造原料として用いられる。フッ化水素は反応性が高く、さまざまなものを侵す。高オクタン価ガソリンを製造するためのアルキル化処理の触媒となるほか、電線被覆や絶縁材料、フライパン・眼鏡レンズのコーティングなどに使われるフッ素樹脂や、エアコンや冷蔵庫の冷媒として使われるフロン類の原料でもある。これらの用途に使われるフッ化水素は99.9%以下の低純度製品で、各国で生産されている。
フッ化水素 性質
一方、半導体製造工程用のフッ化水素には高純度が要求され、純度99.999%以上の 5N (Nは Nine、すなわち 9 を示す) クラスのものは液晶パネルなどの集積度が比較的低い製品に使用される。最先端半導体プロセスにおいては不純物の量が歩留まりに直結するため特に超高純度のものが要求され、エッチング工程など向けに 12N (99.9999999999%、不純物濃度 1兆分の1) の超高純度品が生産されている。
この他、モバイル機器用ディスプレイパネルに使われるフッ化ポリイミドの原料となるなど、フッ化水素は現在のハイテク産業を支える重要な物質である。
単体フッ素は、フッ化水素を電気分解することで得られる。
1886年6月、アンリ・モアッサンの実験によって確立され、現在でも基本的にはこの方法が用いられる。
核燃料製造にあたってウラン濃縮のために必要となる六フッ化ウランの製造過程において使用される。
有機リン系の神経ガスであるサリンの製造に、フッ化水素またはフッ化ナトリウムが使用される。
フッ化水素 工業的生産量
フッ化水素酸（濃度50%換算値）の2013年度日本国内生産量は 64,841 t、出荷量は 56,758 t であった。
生産量を国別で見ると、80%を日本が占めており、残り20%は中華人民共和国となっている。
その他、ロシア連邦の核燃料製造・供給企業 TVEL傘下の電気化学プラント JSC “PA ECP”(Joint Stock Company Production Association Electrochemical Plant）で核燃料製造の際に使用する超高純度フッ化水素酸および超高純度無水フッ化水素を製造・販売している。
フッ化水素 毒性
労働安全衛生法の第2類特定化学物質に指定されている。
ヒトの経口最小致死量は 1.5 g、あるいは体重あたり 20 mg/kg である。スプーン一杯の9%溶液の誤飲で死亡した事例もある。吸引すると、灼熱感、咳、めまい、頭痛、息苦しさ、吐き気、息切れ、咽頭痛、嘔吐などの症状が現われる。また、目に入った場合は発赤、痛み、重度の熱傷を起こす。皮膚に接触すると、体内に容易に浸透する。フッ化水素は体内のカルシウムイオンと結合してフッ化カルシウムを生じさせる反応を起こすので、骨を侵す。濃度の薄いフッ化水素酸が付着すると、数時間後にうずくような痛みに襲われるが、これは生じたフッ化カルシウム結晶の刺激によるものである。また、浴びた量が多いと死に至る。これは血液中のカルシウムイオンがフッ化水素によって急速に消費されるために、血中カルシウム濃度が低下し、しばしば重篤な低カルシウム血症を引き起こすためである。この場合、意識は明晰なまま、心室細動を起こし死亡する。
フッ化水素 毒性
歯科治療においては、人工歯（義歯）の製造工程にフッ化水素が使われる一方で、歯のう蝕（＝虫歯）予防にフッ化ナトリウム (NaF) が使われることがある。両方ともフッ化物なので混同の危険性がある。実際に、両者の取り違えによる死亡事故（八王子市歯科医師フッ化水素酸誤塗布事故）が報告されている。
皮膚に接触した場合の応急処置としては、直ちに流水洗浄し、グルコン酸カルシウムを患部に塗布する。
フッ化水素 輸出管理
フッ化水素はウラン濃縮やサリンなど毒ガスの製造にも用いられるため、生物化学兵器関連のオーストラリア・グループの枠組みにおいて輸出が統制される品目であり、日本では外国為替及び外国貿易法によって経済産業大臣の許可なく輸出することが禁止されている。
法令上は、政令である輸出貿易管理令別表第一の三の項（一）において「軍用の化学製剤の原料となる物質又は軍用の化学製剤と同等の毒性を有する物質若しくはその原料となる物質として経済産業省令で定めるもの」に該当する。フッ化水素は、この政令にいう経済産業省令である輸出貿易管理令別表第一及び外国為替令別表の規定に基づき貨物又は技術を定める省令（貨物等省令）の第二条一項の「ヘ」として掲げられている。
フッ化水素 事故・災害
1970年（昭和45年）9月8日、千葉県市川市の総武線のガードにタンクローリーが衝突。タンク上のバルブが壊れて積荷のフッ化水素が漏出した。現場に出動した消防士、地域住民など60人以上が火傷による負傷。
1982年4月20日、東京都八王子市内の歯科医院で、歯科医師が虫歯予防用のフッ化ナトリウム(NaF)と間違えてフッ化水素酸を当時3歳の女児の歯に塗布し、急性薬物中毒で死亡させる事件が発生した。歯科医師は業務上過失致死罪により禁錮1年6月執行猶予4年の有罪判決を受けた。
2012年9月27日、韓国の慶尚北道亀尾市にある工場でフッ酸が漏出する事故が起こり、作業員ら5人が死亡、住民4千人あまりが健康被害を受けた。韓国政府は、同年10月8日に慶尚北道亀尾市山東面鳳山里一帯を特別災難地域に指定した。
オスミウム
オスミウム（英: osmium 英語発音: [ˈɒzmiəm]）は原子番号76の元素。元素記号は Os。硬く、もろく、非常に希少な青白い白金族の遷移元素であり、合金、主に白金鉱石に微量な元素として見られる。最も密度の高い天然元素であり、実験的に測定された（X線結晶学を用いて）密度は22.587 g/cm3である。メーカーは白金、イリジウムおよびその他の白金族金属との合金を使用して万年筆のペン先の先端、電気接触、および極めて大きい耐久性と硬度を必要とする用途に使用されている。オスミウムは非常に希少な金属で、地球の地殻における元素の豊富さはレニウムと同様に最も少なく、50×10−12しか含まれていない。
オスミウム 名称
「臭い」を意味するギリシア語: οσμή (osmḗ) に由来する。これは四酸化オスミウム  が独特な匂いを発するため。
オスミウム 特徴
オスミウムは青灰色の色合いで最も密度の高い安定元素である。密度は鉛の約2倍で、イリジウムよりわずかに高い。X線回折データから密度を計算するとこれらの元素の最も信頼性の高いデータが得られ、オスミウムの値は22.587±0.009 g/cm3でありイリジウムの値である22.562±0.009 g/cm3よりわずかに高い。どちらの金属も水の23倍近い密度であり、金の1+1⁄6倍の密度である。
とても硬いがもろい金属であり、高温でも光沢を保つ。圧縮率は非常に低く、同様に体積弾性率は非常に高く395と462 GPaの間で報告されており、ダイヤモンド(443 GPa)に匹敵する。硬度は適度に高く4 GPaである。その硬さ、もろさ、低い蒸気圧（白金族金属の中で最も低い）、非常に高い融点（すべての元素でタングステン、レニウムに次いで3番目に高い）により、固体オスミウムは機械加工、形成、研究が難しい。
オスミウム 特徴
オスミウムは酸化状態が−2から+8の化合物を形成する。最も一般的な酸化状態は+2, +3, +4, +8である。酸化状態+8はイリジウムの+9を除き化学元素により達成される最大の酸化状態であり、他にはキセノン、ルテニウム、ハッシウム、イリジウムでのみ見られる。2つの反応性化合物Na2[Os4(CO)13]、Na2[Os(CO)4]で表される酸化状態−1, −2はオスミウムクラスター化合物の合成に使用される。
+8の酸化状態を示す最も一般的な化合物は四酸化オスミウムである。この有毒な化合物は粉末状のオスミウムが空気中にさらされると形成される。非常に揮発性が高く、水溶性で、淡黄色の結晶性固体で強いにおいがする。オスミウム粉末は四酸化オスミウムの特徴的なにおいを持つ。四酸化オスミウムは塩基との反応により赤いオスミウム酸塩OsO4(OH)2−2を形成する。アンモニアと反応し、ニトリドオスミウム酸塩OsO3N−を形成する。四酸化オスミウムは130 °Cで沸騰し、強力な酸化剤であるが、これとは対照的に二酸化オスミウム(OsO2)は黒色で不揮発性で反応性と毒性ははるかに低い。
主要な用途があるオスミウム化合物は2つだけである。四酸化オスミウムは電子顕微鏡で組織を染色や、有機合成においてアルケンを酸化するために使われ、不揮発性のオスミウム酸塩は有機酸化反応に使われる。
オスミウム 特徴
五フッ化オスミウム(OsF5)は知られているが、三フッ化オスミウム(OsF3)は未だ合成されていない。低い酸化状態は大きいハロゲンにより安定化されるため、三塩化物、三臭化物、三ヨウ化物、さらには二ヨウ化物も知られている。酸化状態+1はヨウ化オスミウム(OsI)でのみ知られているが、一方でトリオスミウムドデカカルボニル(Os3(CO)12)などのオスミウムのいくつかのカルボニル錯体は酸化状態0を示す。
一般的に、オスミウムの低い酸化状態は良いσドナー（アミンなど）およびπアクセプタ(窒素を含む複素環）である配位子により安定化される。より高い酸化状態はO2−およびN3−のような強力なσドナーおよびπドナーにより安定化される。
オスミウムは多数の酸化状態にある幅広い化合物を形成するが、常温常圧でバルク状態では王水含むすべての酸による攻撃に抵抗する。しかし、溶融アルカリによって攻撃される。
オスミウム 特徴
オスミウムには7つの天然同位体があり、5つは安定している（187Os, 188Os, 189Os, 190Os, 192Os）（192Osが最も豊富）。186Osは長い半減期(2.0±1.1)×1015年（宇宙の年齢の約140000倍）を経てアルファ崩壊し、実用的な目的では安定しているとみなすことができる。また184Osは、隕石中におけるオスミウムとタングステンとの存在比の研究により、半減期1.12×1013 年でアルファ崩壊することが示唆されている。
アルファ崩壊は7つの天然同位体すべてで予測されているが、おそらく半減期が非常に長く186Osについてのみ観測されている。184Osと192Osは二重ベータ崩壊をすると予測されているが、この放射能はまだ観測されていない。
187Osは187Re（半減期4.56×1010 年）の子孫であり、地球および隕石の年代測定に広く使用されている（レニウム-オスミウム年代測定参照）。また、地質時代の大陸風化の強度を測定し、大陸のクラトンのマントルの根っこの安定化に対する最小年齢を修正するためにも使用されている。この崩壊がレニウムに富む鉱物が187Osを異常に多く含む理由である。しかし、地質学におけるオスミウム同位体の最も注目すべき用途は豊富なイリジウムとの関連であり、6500万年前の非鳥類恐竜の絶滅を示すK-Pg境界に沿った衝撃を受けた石英の層を特徴づけている。
オスミウム 歴史
オスミウムは、1803年にイングランド、ロンドンのスミソン・テナントとウィリアム・ウォラストンにより発見された。オスミウムの発見は白金および他の白金族元素の金属の発見と絡み合っている。白金は17世紀後半にコロンビアのチョコ県周辺の銀鉱山で最初に見つかり、「プラチナ」（小さい銀の意）としてヨーロッパに渡った。この金属が合金ではなく明らかに新しい元素であるという発見は1748年に発表された。白金を研究した化学者は白金を王水（塩酸と硝酸の混合物）に溶解して可溶性の塩を作った。彼らは常に少量で暗い色の不溶性の残留物を観察していた。ジョゼフ・プルーストはこの残留物はグラファイトであると考えた。Victor Collet-Descotils、Antoine François, comte de Fourcroy、ルイ＝ニコラ・ヴォークランは1803年に黒い白金の残留物にイリジウムを観察したが、その後の実験では十分な材料を得ることはできなかった。後に2人のフランス人化学Antoine-François Fourcroyとヴォークランは白金の残留物中の金属を特定し「プテン」(ptène)と呼んだ。
オスミウム 歴史
1803年、スミソン・テナントはこの不溶性の残留物を分析し、間違いなく新しい金属を含んでいると結論付けた。ヴォークランは粉末をアルカリと酸で交互に処理し、揮発性の新たな酸化物を得た。ヴォークランはこれを新しい金属と考え、ギリシア語で翼を意味するπτηνος(ptènos)から「プテン」(ptene)と名づけた。しかし、テナントは残留物をはるかに多く持ち優位に立っており、研究を続け黒色の残留物に含まれていたこれまで発見されていない2つの元素、イリジウムとオスミウムを特定した。彼は赤熱での水酸化ナトリウムとの反応により黄色の溶液（おそらくcis–[Os(OH)2O4]2−）を得た。酸性化ののち、形成されたOsO4を蒸留することに成功した。彼はこれをギリシア語のosme（臭いの意）からオスミウムと名付けた。これは揮発性の四酸化オスミウムからかすかに煙のようなにおいがしたためである。この新たな元素の発見は1804年6月21日の王立協会へのレターで文書化された。
ウランとオスミウムはハーバー法で早期に成功した触媒であった。つまり、窒素と水素の窒素固定反応によりアンモニアが生成され、ハーバー法が経済的に成功するのに十分な収率が得られた。当時、カール・ボッシュ率いるBASFのグループは触媒として使用するために世界のほとんどのオスミウムを購入していた。その後まもなく1908年に鉄と酸化鉄に基づく安価な触媒が同じグループにより最初のパイロットプラントに導入され、高価で希少なオスミウムの必要性はなくなった。
オスミウムは主に白金とニッケル鉱石を処理して得られる。
オスミウム 発生
オスミウムは偶数元素の1つであり、宇宙で一般的に見られる元素の上半分に位置する。しかし、地球の地殻の中で最も少ない安定元素であり、大陸地殻では50×10−12の平均質量分率である。
オスミウムは自然界では非結合の元素として、または自然界にある合金（特にイリジウム-オスミウム合金でオスミウムが多く含まれるオスミリジウムとイリジウムが多く含まれるイリドスミウム）の中で見つけられる。ニッケルや銅の堆積物では白金族金属は硫化物（つまり(Pt,Pd)S）、テルリド（例えばPtBiTe）、アンチモン化物（例えばPdSb)、ヒ化物（例えばPtAs2）として発生する。これら全ての化合物で白金は少量とイリジウムとオスミウムで交換される。白金族金属の全ての元素と同様にオスミウムは自然界でニッケルまたは銅との合金に含まれている。
オスミウム 発生
地球の地殻内ではイリジウムと同様、3種の地質構造（火成鉱床（下からの地殻貫入）、衝突クレーター、および以前の構造の1つから作り直された鉱床）の最も高い部分に見られる。知られている中で最大の主要な埋蔵量は南アフリカのブッシュフェルト火成岩体にあるが、ロシアのノリリスク近くの大きな銅ニッケル鉱床とカナダのサドベリー隕石孔も重要な供給源である。アメリカでも少し埋蔵しているところはある。コロンビア、チョコ県の先コロンブスの人々が使用した沖積鉱床は現在でも白金族金属の供給源となっている。2番目に大きい沖積鉱床はロシアのウラル山脈で発見され、現在でも採掘されている。
日本では北海道に多く産する。
オスミウム 生産
オスミウムはニッケルと銅の採掘と加工の副産物として商業的に入手される。銅とニッケルの電解精錬中にセレンやテルルなどの非金属元素とともに銀、金、白金族金属などの貴金属が陽極泥として電池の底に沈殿し、これから抽出する。金属を分離するには初めに金属を溶解させる必要がある。分離過程と混合物の組成によりいくつかの方法でこれを達成できる。2つの代表的な方法は過酸化ナトリウムへ溶解してから続いて王水へ溶解する方法と塩素との混合物に溶解し塩酸で処理する方法である。オスミウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウムは王水に溶けないため、白金、金、非金属から分離でき固体の残留物が残る。ロジウムは溶融硫酸水素ナトリウムで処理することで残留物から分離することができる、Ru, Os, Irを含む不溶性の残留物は酸化ナトリウムで処理され、ここでIrは不溶であり、水溶性のRu塩およびOs塩を生成する。揮発性酸化物へ酸化した後RuO4は塩化アンモニウムにより(NH4)3RuCl6となり沈殿し、OsO4から分離される。
オスミウム 生産
これを溶かしたのち、オスミウムは揮発性の四酸化オスミウムの有機溶媒による蒸留または抽出により他の白金族金属から分離される。1番目の方法はテナントとウォラストンが使用した手順に似ている。どちらの方法も工業規模の生産に適している。どちらの場合も生成物は水素により還元され、粉末冶金技術を使用して処理できる粉末またはスポンジとして金属が生産される。
生産者も米国地質調査所(United States Geological Survey)もオスミウムの生産量を発表していない。1971年における銅精錬の副産物としての米国でのオスミウムの生産量は2000 トロイオンス(62 kg)と推定された。2017年における消費用の推定オスミウム輸入量は90 kgであった。
オスミウム 用途
酸化物が揮発性であり極めて高い毒性があるために、オスミウムは純粋な状態で使用されることはめったになく代わりに摩耗の激しい用途に対して他の金属と合金化して使用される。オスミリジウムなどのオスミウム合金は非常に硬く、他の白金族金属とともに万年筆、楽器のピボット、電気接触などの先端に使用されている。また、1945年から1955年ごろの78rpmの後半および"LP"と"45"のレコード時代の初期において、蓄音機のスタイラスの先端にも使用された。オスミウム合金の先端は鋼やクロムの針先よりもはるかに耐久性があったが、競合相手であるサファイアやダイヤモンドの先端よりもはるかに速く摩耗し高価であったため、廃止された。
四酸化オスミウムは指紋の検出や光学顕微鏡や電子顕微鏡の脂肪組織の染色に使用されている。強力な酸化剤として主に不飽和の炭素-炭素結合と反応することで脂質を架橋し、それにより組織試料内の生体膜を固定し同時に染色する。オスミウム原子は非常に電子密度が高いため、オスミウム染色は生体物質の透過型電子顕微鏡(TEM)において画像コントラストを大幅に向上させる。これらの炭素材料はTEMのコントラストが非常に弱い（画像参照）。別のオスミウム化合物であるフェリシアン化オスミウム(OsFeCN)も同様の固定および染色作用を示す。
オスミウム 用途
四酸化オスミウムとその誘導体であるオスミウム酸カリウムは有機合成における重要な酸化剤である。二重結合のビシナルジオールへの変換にオスミウム酸塩を用いるシャープレス不斉ジヒドロキシ化により、バリー・シャープレスは2001年にノーベル化学賞を受賞している。OsO4はこの用途では非常に高価であるため代わりにKMnO4がよく使われる。ただこの安価な化学試薬では収率が低くなる。
1898年、オーストリアの化学者カール・ヴェルスバッハはオスミウム製のフィラメントを備えたオスランプを開発し、1902年に商業的に導入した。そのわずか数年後にオスミウムはより安定した金属であるタングステンに置き換えられた。タングステンはすべての金属の中で最も融点が高く、電球で使用することで白熱灯の発光効率と寿命が向上する。
電球メーカーのオスラム（3つのドイツの会社Auer-Gesellschaft、AEG、Siemens & Halskeのランプ製造施設を統合し1906年に設立された）は、その名をオスミウムとウォルフラム（ドイツ語でタングステンを意味する）に由来する。
パラジウムと同様に粉末状のオスミウムは水素原子を効率的に吸収する。これによりオスミウムは金属水素化物バッテリーの電極の潜在的な候補となっている。しかし、オスミウムは高価であり最も一般的なバッテリーの電解質である水酸化カリウムと反応してしまう。
オスミウム 用途
オスミウムは電磁スペクトルの紫外領域で高い反射率を持つ。例えば600Åではオスミウムは金の2倍の反射率を持つ。この高い反射率は空間的な制限によりミラーのサイズが縮小された宇宙ベースのUV分光計にとって望ましいことである。オスミウムでコーティングされたミラーはスペースシャトルに搭載されいくつかのミッションで宇宙へ行ったが、低軌道の酸素ラジカルがオスミウム層を著しく劣化させるほど豊富にあることがすぐに明らかとなった。
オスミウムの唯一知られた臨床的使用はスカンジナビアの関節炎患者の滑膜切除である。これには毒性の高い化合物である四酸化オスミウム(OsO4)の局所投与を伴う。長期的な副作用の報告がないことはオスミウム自体に生体適合性がある可能性を示唆するが、これは投与されるオスミウム化合物に依存する。2011年、オスミウム(VI)とオスミウム(II)の化合物はin vivoで抗がん活性を示すことが報告されており、オスミウム化合物を抗がん剤として使用するための有望な将来性を示している。
オスミウム 注意点
金属オスミウムは無害であるが、細かく分割された金属オスミウムは自然発火し、室温で酸素と反応して揮発性の四酸化オスミウムを形成する。一部のオスミウム化合物は酸素が存在すると四酸化物に変換される。これにより四酸化オスミウムが環境との主要な接触源になる。
四酸化オスミウムは揮発性が高く、皮膚に浸透しやすく、吸入、摂取、皮膚接触すると非常に毒性が高い。空気中の低濃度の四酸化オスミウム蒸気は肺の鬱血と皮膚または目の損傷を引き起こす可能性があるため、ドラフトチャンバー内で使用する必要がある。四酸化オスミウムは例えばアスコルビン酸または多価不飽和植物油（コーン油など）により比較的不活性な化合物に急速に還元される。
オスミウム 価格
オスミウムは通常、最低99.9%の純粋な粉末として販売される。他の貴金属と同様にトロイ衡とグラムで測定される。市場価格は主に需要と供給がほとんど変化しなかったため数十年の間変化していない。利用できる量が少ないことに加え、取り扱いが難しく用途が少なく酸化すると毒性の化合物を生成するため、安全に保管することが難しい。
1トロイオンスあたり400ドルという価格は1990年代以来安定しているが、それ以降のインフレにより2019年までの20年間で実質価値は約3分の2になった。