クイズ問題: 地殻中に含まれるカリウム40の崩壊によって生じるため、大気中に約1%含まれている、元素記号Arで表される気体は何でしょう?
答え: アルゴン

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: アルゴン
text: アルゴンは、地球大気中に窒素・酸素に次いで3番目に多く含まれている気体(水蒸気を除く) で、その容量パーセント濃度は0.93%である。地球上のアルゴンのほとんどは、質量数が40のもの(アルゴン40)であり、これは地殻中のカリウム40の崩壊により生成した。一方、宇宙においてはアルゴン36が最も多量に存在し、超新星爆発による元素合成により生成された。
title: 第1族元素
text: 天然のカリウムは放射性同位体であるカリウム40を0.012%含む。カリウム40にはβ壊変によってカルシウム40になる道と電子捕獲によってアルゴン40になるという二つの道がある。約11%カリウム40が後者の道を選ぶ。すでに固化したマグマの中でこの反応が起こると、発生したアルゴンは岩石に閉じ込められることとなる。これを用いた岩石の年代測定が広く行われている。
title: アルゴン
text: 貴ガスの中では最も空気中での存在比が大きく、乾燥空気を構成する物質では第2位の酸素の 20.93% についで第3位の 0.93% である。空気中のアルゴンの存在比が貴ガス中最も大きいのは、自然界すなわち岩石中に存在していたカリウム40の一部 (11%) が電子捕獲によってアルゴン40となったためである。このため地球および火星など岩石惑星大気中ではアルゴン40の同位体比が圧倒的に大きいのに対し、太陽大気中ではアルゴン36の同位体が大部分を占める。 こうした事もあって地球上のアルゴンは原子量の重いものが偏っているため、アルゴン(原子番号18)は原子番号19のカリウムよりも平均原子量が大きくなっている。
title: ラドン
text: ラドンは無味無臭、無色の気体であるため、人間が知覚することはできない。標準状態では単原子分子として存在しており、その密度は9.73 kg/mと海面における大気の密度1.217 kg/mのおよそ8倍である。標準状態では無色であるが、-71.15 °C(202 K)の融点以下まで冷却して固体状態になると黄色から赤橙色の鮮やかな放射線ルミネセンス(英語版)を発する。また、結露して液体状態になると青色から薄紫色に発光する。水に対するラドンの溶解度は他の貴ガス元素と比較して、キセノンの約2倍、クリプトンの約4倍、アルゴンの約8倍、ネオンやヘリウムの約20倍である。有機溶剤やプラスチックに対するラドンの溶解度は水に対するそれよりも約50倍大きい。
title: カリウム
text: 単体のカリウムは、カリウムのその強い反応性のために自然中からは産出しない。カリウムはさまざまな化合物として地殻のおよそ2.6パーセントを占めており、地殻の2.8パーセントを占めるナトリウムに次いで地殻中で7番目に存在量の多い元素である(地殻中の元素の存在度も参照)。たとえば花崗岩はカリウムをおおよそ5パーセントと、地殻の平均量以上を含んでいる。金属カリウムは非常に電気的に陽性であり(電気陰性度)、また非常に反応性が高いため、鉱石から直接生産することは難しい。
title: クラーク数
text: また地殻ではカルシウムおよびマグネシウムのようなアルカリ土類金属は主に長石および輝石として、ナトリウムおよびカリウムのようなアルカリ金属は主に長石として存在するが、地球全体の質量の約67%を占めるマントルは主にかんらん岩の組成から成ると推定されるため、マグネシウムが多くなる。このためCIコンドライトの分析結果に基いて推定された、地殻深部、マントル、核まで含めた地球全体に存在する元素の割合を重量パーセントで表すと、鉄が34.63%と第1位となり、これに酸素(29.50%)、ケイ素(15.20%)、マグネシウム(12.70%)と続く(B. Mason (1966) による)。
title: カリウム-アルゴン法
text: 1955年に登場した手法で、マグマに含まれている放射性元素「カリウム40」(K)は、約13億年の半減期で放射性崩壊して約89%が「カルシウム40」(Ca)に約11%が「アルゴン40」(Ar)という別の元素に変わる。
title: カリウム40
text: 地球のような岩石惑星にはカリウム40が多量に存在し、この放射性崩壊により生成された アルゴン40(Ar) が大気中に多量に蓄積している。地球大気中の希ガス元素のうちアルゴンの存在量が圧倒的に多く、また太陽大気中のアルゴンの同位体比が Ar : 84.2%, Ar : 15.8%, Ar : 0.026% であるのに対し、地球大気中では Ar : 0.3365%, Ar : 0.0632%, Ar : 99.6003%と、Ar が圧倒的に多くなっているのもこのためである。
title: 地球
text: 組成は地表面からの深さによって異なる。地殻に存在する元素は、酸素(質量比49.5%)とケイ素(同25.8%)が主体で、以下アルミニウム・鉄・カルシウム・ナトリウム・カリウム・マグネシウムなどの金属元素が含まれる。この元素別質量百分率はクラーク数として纏められている。ほとんどはケイ酸塩など金属酸化物の形で存在する。
title: 太陽系の元素組成
text: 一方、イオン半径や原子価が橄欖石の成分であるマグネシウムイオンとは異なるためマントルから排除される元素としてウランやトリウム、また長石の成分であるカリウムとイオン半径が近いバリウムはカリウムと共に地殻に濃縮される。
title: カリウム40
text: カリウムは地殻の岩石中では主に長石の形で含まれ、特に花崗岩中に高濃度で存在する。岩石の放射発熱量はカリウム40・トリウム・ウランいずれもの含有率が高い花崗岩が高い値を示し、地熱の主因となっている。特にカリウム40およびウラン235は半減期の関係で地質時代の過去において発熱量の主因となっていた。
title: オガネソン
text: オガネソンは、ラドンのほぼ2倍に相当するかなり幅広い分極率を持つ。他の貴ガスから推測すると、オガネソンの沸点は320Kから380Kと推定され、これは予測されていた263Kまたは247Kという値とはかなり異なる。 計算には大きな不確実性があるが、恐らくオガネソンは標準状態では気体ではなく 、固体であると推測される。もし標準状態で気体であるとすると、他の貴ガス同様単原子気体であるにも関わらず、最も密度の濃い気体の1つということになる。その高い分極率のため、異常に低いイオン化エネルギー(ラドンの約70% である鉛と同程度でフレロビウムより遥かに低い)を持つと推測されている。
title: 地殻
text: 大陸地殻の体積は地球全体から見ると非常に小さいが、地球に存在する カリウム40、トリウム232、ウラン235、ウラン238などの放射性元素の約半分が高度に濃集している。またバリウムおよび希土類元素なども地殻に濃縮している。このことはCIコンドライト隕石の組成との比較から言えることであるが、これはカリウムが主に長石に集中しやすく、かつトリウムおよびウランなどはイオン半径および電荷が大きいなどの特殊性から、主にマントルを構成すると考えられるかんらん岩には固溶しにくく排除されやすいためである。
title: ベリリウム
text: ベリリウムは宇宙において非常にまれな元素で、宇宙全体の平均濃度の推定値は重量濃度で1ppb(10億分の1)であり、ニオブより原子量の小さい元素の中ではホウ素と並んでもっとも存在率が小さい。太陽内部でも重量濃度0.1ppbとまれであり、レニウムと同程度の存在量である。一方、地球におけるベリリウム濃度は、地表の岩石中の重量濃度の推定値でおよそ2.8 - 5ppm、海水中でおよそ0.0006ppb、河川の水においては海水中よりは多くおよそ0.1ppbである。太陽中のベリリウム濃度が地球上のベリリウム濃度と比較して著しく低い原因は、太陽の燃焼における核反応で消費されるためと考えられている。
title: 元素
text: 地殻を構成する主たる元素は、古典的な研究成果として質量比で示されるクラーク数が広く知られている。酸化物として地殻に、水として水圏に、そしてガスとして大気圏に存在する酸素が全球の存在比と同じく最も多い。違いはマグネシウムやニッケルが少なく、水素やナトリウムおよびアルミニウムが多い点がある。
title: 水星の大気
text: 1998年にはさらにカルシウムがナトリウムの3桁下の柱密度で検出された。2009年のメッセンジャーによる観測によって、極付近におおいナトリウムやカリウムとは反対に、カルシウムは主に赤道付近にあることがわかった。
title: 液体
text: 周期表において常温、常圧で単体が液体である元素は、水銀と臭素のみである。常温よりやや高い温度が融点となっている(融点が25度~100度)元素として、フランシウム、セシウム、ガリウム、ルビジウム、リン、カリウム、ナトリウムがある。常温で液体の合金としてガリンスタンなどがある。
title: アンモニア
text: 液体アンモニアは単体アルカリ金属、アルカリ土類金属およびユウロピウムなどを溶解する性質を持つ。アルカリ金属、特にセシウムの溶解度は非常に大きく、これらの金属の希薄溶液は溶媒和電子により青色を呈するが、濃厚溶液は金属光沢ブロンズ様の液体となる。液体アンモニアに溶解した金属ナトリウムは、有機反応に利用される。さらに、金属溶液は高濃度で金属的な伝導挙動を示すことが知られている。
title: リチウム
text: 常温常圧では銀白色の柔らかい金属で、ナトリウムより硬い。常温で安定な結晶構造は体心立方格子(BCC)。融点は180°C、沸点は1,330°C(沸点は異なる実験値あり)であり、その融点および沸点はアルカリ金属元素の中でもっとも高い。また0.534という比重は全金属元素の中でもっとも軽く、水より軽い3つの金属元素のうちの1つ(残りの2つはナトリウムとカリウム)でもある。また、3,582J/(kg・K)という比熱容量は全固体元素中最大である。その比熱容量の高さから、リチウムは伝熱用途において冷却材としてしばしば利用される。
title: リチウム
text: 同じアルカリ金属のナトリウム、カリウムと比べて反応性は劣り、イオン半径が小さいため電荷/半径比がアルカリ金属としては高く、化合物の化学的性質は、アルカリ土類金属、特にマグネシウムと類似する(ただし、マグネシウムはアルカリ土類金属ではない)。乾いた空気中ではほとんど変化しないが、水分があると常温でも窒素と反応し窒化リチウム(Li3N)を生ずる。また、熱すると燃焼して酸化リチウム(Li2O)になる。このため、金属リチウムはアルゴン雰囲気下で取り扱う必要がある。ただし燃焼により酸化物を生成する挙動はほかのアルカリ金属が空気中で燃焼した場合、過酸化物や超酸化物を生成するのとは対照的である。
title: カリウム40
text: 天然カリウムの1グラム当り放射能強度は30.4 ベクレル(Bq)であり、その放射線エネルギーはトリウムやウランのそれと比較して低いが、地球上においてカリウムが普遍的に存在するため、結果としてカリウム40に起因する放射線はトリウムおよびウランと共に自然放射線量の約1/3にも達する。
title: 周期律
text: 未発見の元素が発見されていき、周期表の空欄が埋まってくると、原子量順に並べるのでは不具合があることが分かってきた。例えばアルゴン(原子量 40.0)はその性質から明らかに希ガスに分類され、カリウム(原子量 39.1)はアルカリ金属に分類される。しかし、単純に原子量順に並べるとカリウムが希ガスに、アルゴンがアルカリ金属になってしまう。また、コバルト(原子量 58.9)とニッケル(原子量 58.7)では原子量の差がほとんど無く、遷移金属であるため性質も似ており周期表上の位置がはっきりと確定できない。
title: カリウム
text: これらのうち、質量数40のカリウム40は放射性同位体である。半減期はおよそ12.5億年であるため、地球創生時に取りこまれたものがいまだに自然界に残存している(元をただせば超新星爆発で核反応が起こって生成・放出されたものとされる)。カリウム40のうち11.2パーセントは、電子捕獲もしくは陽電子放出(β崩壊)によってアルゴン40へと崩壊し、88.8パーセントは陰電子崩壊(β 崩壊)によって非放射性の安定同位体であるカルシウム40となる。大気中に存在するアルゴンの多くの部分は、このカリウム40の崩壊により生成したものだと考えられている。また、大気中のアルゴン40の一部は宇宙線(太陽からの放射線)と反応することによりカリウム40となる。このためカリウム40は炭素14とともに常時生成されている。
title: 地球内部物理学
text: また、地球を構成する物質中に含まれる放射性同位体の壊変により熱エネルギーが生産される。地球内部で発熱源として重要な放射性同位体はウラン238 (U)、ウラン235 (U)、トリウム232 (Th)、およびカリウム40 (K)である。これらは何れも花崗岩に濃縮されやすく、これらの熱源は何れも地球表面に集中している。地熱の元となる地殻熱流量の数十%は地殻内の熱源により賄われているという計算になる。
title: 改良型重水炉
text: トリウムは地殻における存在度が比較的大きく、クラーク数では38位(12ppm)と、同じく53位のウラン(4ppm)よりも3倍ほど多い。このため、資源枯渇の懸念がウランよりも小さいことが大きな利点である。現在のところトリウムの産地や確認埋蔵量は限られているが、これはトリウムの需要が少ないため資源探査があまり行われていないためである。
title: カリウム40
text: カリウム40は天然カリウム中に0.0117 %の割合で存在する。自然界に存在するカリウム40はその殆どが恒星内の元素合成で生成されたものだが、ごく一部は上空大気中でアルゴン40が宇宙線と作用することにより生成される。約46億年前の地球創世時には現在の約12倍のカリウム40が存在していたとされる。
title: 自然放射線
text: 自然放射線のうち、自然放射性核種(天然放射性核種)からのものに着目すると、《体内被曝》および《地殻からの体外被曝》がそれに相当し、その大部分はカリウム40によるものである。カリウムという元素は環境中に多量に存在していて生物にとって重要な元素であり、カリウム40は天然に存在するカリウムのうちの0.01%強を占めているため、生物がカリウムを取り込む時に必ずカリウム40が体内に摂取される。カリウム40に次ぐ被曝をもたらしている自然放射性核種は、ラドンの核種である。
title: カリウム
text: カリウムには24種類の同位体が存在することが知られている。これらのうち、自然に産出するものはカリウム39(93.3パーセント)、カリウム40(0.0117パーセント)、カリウム41(6.7パーセント)の3つである。
title: 第1族元素
text: リチウムとその他のアルカリ金属元素の違いは、リチウムのイオン半径に起因している。リチウムはイオン半径が小さいため、電荷/イオン半径比が他のアルカリ金属元素と比較して著しく大きい。そのため、反応性や化合物の性質において、1価のアルカリ金属イオンよりもむしろ、同様に電荷/イオン半径比の大きい2価のアルカリ土類金属元素であるマグネシウムイオンに類似した性質を示す。例えば、リチウムはマグネシウムと同様、窒素と直接反応して窒化物を形成するが、他のアルカリ金属元素は窒素に対して反応しない。また、リチウムの硫酸塩は、他のアルカリ金属の硫酸塩がミョウバンを形成するのと対照的に、ミョウバンを形成しない。
title: タンタル
text: タンタルは銀灰色で、密度や延性が高く、非常に固いが加工はしやすい。熱や電気の伝導度が高く、酸による腐食にも強い。金属を侵す能力の高い王水であっても、摂氏150度以下ではタンタルはまったく溶けない。フッ化水素酸やフッ化物と三酸化硫黄を含む酸性溶液、水酸化カリウムには溶ける。タンタルの融点は摂氏3,017度(沸点は摂氏5,458度)と高く、これを上回る元素はタングステン、レニウム、オスミウム、炭素だけである。
title: 酸素
text: 地球地殻においては最大を占める元素(質量の46.60パーセント、体積の93.77パーセント)であり、石英の成分であるSiO2が地殻の大部分を構成している。気体の酸素分子は大気の体積の20.95パーセント、質量で23パーセントを占める。
title: 第2族元素
text: 2族元素の酸化還元電位は相当低いため、還元力は強い。しかし、ベリリウムやマグネシウムの単体金属は強固な酸化皮膜で覆われ不動態を形成するため、強い還元作用が表面には現れにくい。マグネシウムは熱水とは反応し水酸化物を形成する。一方、それ以外のカルシウム、ストロンチウム、バリウムは水などのプロトン性溶媒と反応して、1族元素に次ぐ烈しさで反応し水素を発生する。そのため扱いが困難である。
title: 第2族元素
text: イオン半径の大きいバリウムではイオンの電荷密度がナトリウムの電荷密度と同程度と低いため過酸化物も安定となり、酸化バリウムを空気中500度で加熱すること、または過剰の酸素とバリウムを反応させることで過酸化バリウムを生成する。
title: 塩化ウラン(V)
text: 塩化ウラン(V)は赤褐色の微結晶粉末、または金属光沢をもつ黒赤色結晶である。塩化ウラン(IV)とは対照的に水溶性である。吸湿性が強く、水や熱によって塩化ウラン(VI)と塩化ウラン(IV)に分解する。アルコール、アセトン、ジエチルエーテル、ジオキサンなどの有機溶媒と反応する。四塩化炭素、二硫化炭素、塩化チオニルとは反応せず溶解する。α相は単斜晶系で空間群 P21/n(No.14、position 2)に属し、格子定数は a = 799 pm、b = 1069 pm、c = 848 pm で β = 91,5°である。一方、四塩化炭素やジクロロメタンで塩化ウラン(VI)を結晶化させるとβ相の塩化ウラン(V)が生じ、これは三斜晶系で空間群 P1 (No. 1) に属する。
title: 酸化セシウム
text: セシウムのようにイオン半径が大きいアルカリ金属では酸化物より超酸化物の方が熱力学的に安定となるため、空気中での加熱により150°C付近から酸素を吸収して超酸化セシウムを生成する。
title: 第17族元素
text: 塩素は水圏に大量に存在する(クラーク数)が、地殻中の存在比ではフッ素>塩素>臭素>ヨウ素である。放射性物質であるアスタチンは、既知の最も長い半減期を持つ質量数210の同位体でも8.3時間しかないため、自然環境中にはほとんど存在せず、質量数218の同位体などがウランUの壊変生成物として定常的に極低濃度、存在するが確認は困難である。一般的に分子量の大きなものほどファンデルワールス力が増大し、常温、常圧でフッ素は薄黄色の気体、塩素は淡黄緑色の気体、臭素は赤褐色の液体、ヨウ素は黒紫色の固体、アスタチンは固体で、ヨウ素、アスタチンの固体は金属光沢を持つ。
title: 炭酸ストロンチウム
text: 高温では分解して酸化ストロンチウムとなるが、炭酸カルシウムより分解しにくく、二酸化炭素の解離圧が1気圧になるのは1250°Cである。
title: セシウム
text: セシウムは地殻中に平均およそ3 ppmの濃度で存在していると見積もられており、比較的珍しい元素である。これは、全ての元素の中で45番目の存在量であり、全ての金属の中では36番目である。それでもセシウムは、アンチモンやカドミウム、スズ、タングステンのような元素よりは豊富であり、水銀や銀よりは2桁多く存在するが、セシウムと化学的に密接に関連するルビジウムはさらに30倍ほど多い。
title: ルビジウム
text: 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。
title: 第1族元素
text: リチウム以外のアルカリ金属元素は、溶融させることでそれぞれ任意の割合で混合して合金を与えるが、リチウムはナトリウムとは380°C以上の条件で合金を作ることができるものの、それ以外のアルカリ金属元素とは合金を作ることができない。アルカリ金属同士の合金で重要なものはナトリウムカリウム合金であり、カリウム含有率77.2 %のもので融点が-12.3°Cと常温で液体な低融点合金である。その高い比熱によって核反応における熱媒体としての利用が検討されていたが、より安全な溶融ナトリウムへと移りこの用途では現在用いられていない。また、モル濃度で41%のセシウム、47%のカリウム、12%のナトリウムからなる合金は、すべての合金の中で最低の融点 (−78 °C) を持つ
title: 酸化ナトリウム
text: 岩石の風化作用のとき、大気中の二酸化炭素は水に溶けて岩石中に含まれる長石中の酸化ナトリウム成分と反応して炭酸水素ナトリウムに変わる。
title: 灰
text: 灰の主成分元素はカリウムやカルシウム、マグネシウムであり、微量のアルミニウム、鉄、亜鉛、ナトリウム、銅などの金属元素(ミネラル)やプラント・オパール由来の珪酸も含まれる(含まれる元素は燃やすものによって左右される)。これらは酸化物や炭酸塩として存在しており、通常は水に溶かすと強いアルカリ性を示す。
title: 骨炭
text: 通常、骨炭は活性炭より表面積が少ないが、特に第12族元素(カドミウム、亜鉛)や銅などの特定金属などに対して、高い吸着力を持っている。その他のヒ素や鉛のような高い毒性を持つ金属イオンにも有効である。
title: 超酸化カリウム
text: 超酸化カリウム(ちょうさんかカリウム、英: potassium superoxide)はカリウムの超酸化物。溶融したカリウムを純粋な酸素中で燃焼させて得られる。
title: 第2族元素
text: 2族元素の中でもベリリウムは化合物中において共有結合性が強く表れ、カルシウム以下の2族元素(アルカリ土類金属)とはいささか化学的性質が異なる。マグネシウムはベリリウムとアルカリ土類金属の中間的な性質を持ち、ひいてはグリニャール試薬など有機金属試薬として有用な性質を有している。マグネシウムは海水中に多く含まれ、特にカルシウムなどアルカリ土類金属は鉱石などの主要成分のひとつとして地殻中に普遍的に見出される。
title: 炭素
text: 地殻中の元素の存在度では15番目に多い炭素の約9割が鉱物として存在し、中でも還元された形、すなわち炭素粒・石油・石炭・天然ガス中が4分の3以上を占める。4分の1が炭酸塩の岩石(石灰岩、苦灰岩 (CaMg(CO3)2)、結晶質石灰岩など)である。海洋など水に溶け込んだ炭酸も多く、その量は炭素量で36兆トン存在する。ついで生物圏に1兆9,000億トン、大気圏の二酸化炭素として8,100億トンがある。
title: 酸化バリウム
text: 炭酸バリウムや水酸化バリウムなどの熱分解によっても生成する。しかしこの分解反応はアルカリ土類金属の炭酸塩および水酸化物としては最も高温を必要とする。二酸化炭素の分圧が1気圧に達する炭酸バリウムの分解温度は1450°C、水蒸気圧が1気圧に達する水酸化バリウムの分解温度は998°Cである。
title: アルミニウム
text: アルミニウムは長石および粘土鉱物などとして普遍的に存在するため、地殻を構成する元素としては酸素、ケイ素に次いで3番目に多い(クラーク数:7.56パーセント、重量比)。工業的に多彩な用途が見出される一方、酸性土壌中のアルミニウム含量は、植物の成長に影響する重要な要素である。農業や園芸における人工的な栽培環境では中性付近に調整された土壌を用いる場合が多いが、それでも有害なアルミニウムイオン(Al)が根の伸長成長を阻害することが知られている。
title: セシウム
text: セシウムの化学的・物理的性質は同じくアルカリ金属のルビジウムやカリウムと似ていて、水と−116 °Cで反応するほど反応性に富み、自然発火する。安定同位体を持つ元素の中で、最小の電気陰性度を持つ。セシウムの安定同位体はセシウム133のみである。セシウム資源となる代表的な鉱物はポルックス石である。
title: 炭酸
text: 大気中の二酸化炭素 (0.033 %) が溶け込んだ水の pH は 5.6 である。通常の雨水は二酸化炭素で飽和状態になってはいないため、大気汚染物質がなければその pH は 6 前後である。これは二酸化硫黄などの工業廃棄物によって雨水の pH が激しく低下する酸性雨現象とは異なる。しかし、雨の酸性度はチョークや石灰岩などの炭酸塩鉱物に関する重要な地質学的問題である。岩石に含まれる炭酸カルシウムと炭酸水素カルシウムの間には、以下のような溶液中での平衡が成り立っている。
title: ポロニウム
text: マリ・キュリーがポロニウムの存在を示唆した際に、ポロニウムを含む精製物がウランの300倍の放射活性を持つと記した表現が一人歩きして、ウランの300倍の強さの放射能を持つという表現がされることが多いが、実際にはウランの100億倍の比放射能(単位質量当りの放射能の強さ (Bq/mol, Bq/g))を有し、ごく微量でも強い放射能を持つ(ただし、逆に自然界にはウランの100億分の1程度しか存在しない)。さらにポロニウムは昇華性があるため内部被曝の危険が大きく、厳重な管理の下で取り扱わなければならない。しかし、ポロニウムが発するα線自体は皮膚の角質層を透過できないため、ポロニウムを体内に取り込まない外部被曝に関しては危険性は少ないともいえる。
title: クラーク数
text: クラーク数(クラークすう、英: Clarke number)とは地球上の地表付近に存在する元素の割合を質量パーセント濃度で表したものである。一番多いのは酸素で、ケイ素、アルミニウム、鉄の順に続く。「クラーク数」ということばは人によって意味が違い、まぎらわしいため使われなくなった。似たようなことばとして「地殻中の元素の存在度」がある。
title: ラドン
text: ラドンは価電子がゼロである貴ガス元素に属している。そのような元素は最外殻電子が閉殻であることに起因して電子が最低のエネルギー準位を形成し、安定化する。そのため、ラドンは大部分の一般的な化学反応(例えば燃焼など)に対して不活性である。最外殻の電子1つを引き離すために必要な第一イオン化エネルギーは1037 kJ/mol。貴ガス元素は周期表上において原子番号が大きくなるほど電気陰性度が大きくなる周期的な傾向がみられるため、貴ガス元素の中で最も原子番号の大きなラドンは貴ガス元素の中では反応性が高い。初期の研究において、ラドンの水和物の安定性は塩素 (Cl2)もしくは二酸化硫黄 (SO2)と同程度であり、硫化水素 (H2S)のそれよりはかなり高いと結論付けられている。
title: セシウム
text: セシウムは非常に軟らかく(全ての元素の中で最小のモース硬度を持つ)、延性に富む銀白色の金属である。少しでも酸素が存在すると金色を帯びてくる。 融点は28.4 °Cで、常温付近で液体である五つの元素のうちの一つである。金属の中でセシウムは水銀に次いで融点が低い。加えて、沸点は641 °Cで金属としてはかなり低く、これも金属の中で水銀に次いで低い。 比重は1.9であり、比重の軽いアルカリ金属類の中では最も大きい。
title: 二クロム酸ナトリウム
text: 二クロム酸ナトリウムは、酸化クロム(III)を含む鉱物の中で大量に生産される。鉱物は、酸素の存在下、1000 °Cで塩基、特に炭酸カルシウムと融合する。
title: 液体金属冷却炉
text: ナトリウムおよびNaK合金(ナトリウムとカリウムの共晶合金)はいかなる温度においても鉄に対する腐食性がなく、様々な核燃料が利用できることから、原子炉構造材の選択肢が多いという特長がある。しかし、空気に触れただけで発火し、水とは極めて激しく反応して水素ガスを発生してしまうなど化学的に活性が高いことが問題となる。実際に1995年には日本の高速増殖炉原型炉もんじゅでナトリウム漏れおよび発火事故が起きている。運転中の中性子照射により放射化したナトリウム(ナトリウム24)は線量が高いことも運転中の点検・修理において問題となる。ただし、ナトリウム24は半減期が約15時間と短いため廃棄物処理の際に問題になることはない(他の同位体はナトリウム22(2.6年)を除いて半減期が1日以下であり、ナトリウム22は安定同位体のナトリウム23より質量数が小さく運転中に生じることはないので無視できる)。
title: 溶岩流
text: 溶岩の主成分は二酸化ケイ素(SiO2)だが、その比率が増えるに従って粘度が上昇する。
title: 超酸化カリウム
text: 炭酸カリウムへ変化した場合理論上、超酸化カリウム1 kgあたり0.309 kgの二酸化炭素を吸収し、0.38 kgの酸素を放出する。
title: カリウム40
text: マグマが凝固し岩石となった後、含まれていたカリウム40は放射性崩壊しカルシウム40およびアルゴン40を岩石中に生成する。このうちカルシウム40は安定同位体でかつ岩石中にもともと多量に存在するため、崩壊により生成されたものとの判別が不可能であるが、他方の常温で気体であるアルゴン40の岩石中の封入比率を測定することによって、当該岩石の年代を見積もることができる。この測定法に適した鉱物には、黒雲母、白雲母、普通角閃石、長石等がある。
title: セシウム
text: アルカリ金属元素は酸素との二元化合物を多く形成するが、セシウムはさらに多くの酸素との二元化合物を形成する。セシウムが空気中で燃焼する際、超酸化物の CsO2 が主に生成する。これは、超酸化物イオン (O2) のような不安定な陰イオンが、イオン半径の大きなセシウムの格子エネルギー効果によって安定化されるためである。
title: トリウム燃料サイクル
text: 核燃料として酸化物を利用する場合、二酸化ウラン(UO2)に対し、二酸化トリウム(ThO2)は融点が高く、熱伝導率が高く、熱膨張率が低い。二酸化ウランよりも化学的に安定で、さらに酸化されることもないなど、安全上有利な性質を備えている。
title: 微量元素
text: 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。
title: カリウム
text: アルカリ金属類の窒素以外の試薬に対する反応性は電気陰性度が低いほど高くなるため、カリウムは、より電気陰性度の大きいリチウム、ナトリウムよりも反応性が高く、より電気陰性度の小さいルビジウム、セシウムよりは反応性が低い。切断してすぐのカリウムの断面は銀色の外観をしているが、空気によってただちに酸化されて灰色へと変色していく。
title: ラドン
text: ラドンの上位核種であるウランは地下深部にあってマグマの上昇とともに地表にもたらされる。マグマが比較的ゆっくりと固まると、花崗岩に見られるように長石、石英、雲母の結晶が大きく成長する。その結果として、ウランなど他の元素成分は結晶間の隙間に追いやられる。風化によって結晶間のウランが岩石から解き放たれ、河川上流など酸化環境で水に溶けやすいウラニル錯体として水によって運搬される。水中ウランは扇状地や断層など河川水が地下水化しやすい還元環境で堆積層に濃集を繰り返し、ウラン、ラジウム、ラドンの濃度の高い地層が形成される。
title: 第2族元素
text: 2族元素は一般式、MH2の水素化物を生成する。そしてアルカリ土類金属(カルシウム、ストロンチウム)は常圧の水素ガスと常温〜熱時反応して直接水素化物を生成するが、マグネシウムと水素ガスとは高圧加熱下でしか反応しない。ベリリウムの水素化物は単体と水素の直接の反応では赤熱しても生成しない。水素化カルシウムはヒドリド供与体として、還元剤や無水溶媒の脱水剤として利用される。
title: カリウム
text: 人体で8番目もしくは9番目に多く含まれる元素であり、体重のおよそ0.2パーセントを占めている(すなわち、60kgの成人ではおよそ120gのカリウムが含まれる)。これは硫黄や塩素と同程度の含有量であり、主要なミネラルでカリウムより多く含まれているのはカルシウムとリンのみである。
title: 物質量
text: モル質量は、アボガドロ定数と同様に温度や圧力にはよらないが、アボガドロ定数とは違って要素粒子の種類によって異なる。すなわち、モル質量は要素粒子に固有の定数である。モル質量を g/mol の単位で表したときの数値は式量(分子量や原子量)に等しい。例えば、水のモル質量は M(H2O) = 18.02 g/mol であり、炭素のモル質量は M(C) = 12.01 g/mol である。したがって、1 グラムの水の物質量は 55.5 ミリモルであるのに対して、1 グラムのダイヤモンドの物質量は 83.3 ミリモルとなる。ダイヤモンドの同素体であるグラファイトの要素粒子は、ダイヤモンドと同じく炭素原子である。よって 1 グラムのグラファイトの物質量も 83.3 ミリモルとなる。また、1 グラムの水蒸気や氷の物質量は、どちらも H2O を要素粒子とする物質なので 55.5 ミリモルである。
title: 轟石
text: 轟石の成分は結晶水を含む二酸化マンガンが主であるが、実際の組成は表中に示す通りきわめて複雑であり、カリウム、カルシウム、ナトリウムといった一般的な金属元素から、バリウム、ストロンチウム、銀、鉛、コバルト、ニッケルといった希少な金属元素まで、多種多様な元素を含有している。このような性質は轟石の結晶構造に起因する。
title: 周期表
text: これら元素は貴ガスと呼ばれたが、原子価を示すとゼロとなる。原子量で考えるとアルゴンはカリウムとカルシウムの間に入るべきだが、原子価で見るとイオウ−塩素−カリウム−カルシウムが2−1−1−2となる点を重視して塩素とカリウムの間に入れると2−1−0−1−2となったため、貴ガスは周期表の右端に置かれるようになった。
title: リン酸三カルシウム
text: リン酸三カルシウム(英語:Tricalcium phosphate、略称:TCP)とは、化学式:Ca3(PO4)2で表されるリン酸とカルシウムの塩である。リン灰石として天然に産出し、また土壌中に広く分布して含まれ、植物の生長に必須の成分である。骨を燃焼させた際に得られる物質でもある(骨灰・骨炭など)。
title: 金属
text: 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。
title: 被曝
text: したがって内部被爆防護の立場では、最初に飛散するヨウ素131が住人に到達する前のなるべく早い段階でヨウ素剤を投与し、甲状腺のヨウ素飽和度をあげて、ヨウ素131の蓄積を減らすことが最も重要である。このために原子量発電所の近傍や作業にあたる自治体、警察、軍隊組織などにヨウ素剤の蓄積されているが、わが国では住民にあらかじめ配布されていないので、原子量発電所の事故などの混乱時に短時間にヨウ素剤を配布することが困難であるとの指摘がある。アルカリ土類金属であるストロンチウムは骨中の同じくアルカリ土類金属であるカルシウムと置き換わって体内に蓄積することが知られている。一方で、カリウムやセシウムは水に溶け込み全身の細胞内に広がる。このように、放射性物質の種類によって体内に摂取された後に存在する場所が変わる。
title: 栄養素 (植物)
text: 植物が吸収するケイ素の形態は、電荷をもたない中性分子として土壌溶液中に溶け込んでいるケイ酸である。この溶解性ケイ酸はpH9以下で現れ、土壌溶液中に0.1〜0.6mM程度存在する。pH9以上になると、電荷を持ったケイ酸塩となる。また、ケイ酸濃度が2mM以上となると重合してシリカとなる。ケイ酸の溶出元は、土壌中に豊富な二酸化ケイ素である。これは、岩石の主成分として土壌質量の50-70%を占める。
title: アルゴン
text: 空気中(地表)に 0.93% 含まれているので、アルゴンは空気から液体酸素・液体窒素を分離精製する際に、酸素から分留して得ることができる。
title: マディソン・ダヴェンポート
text: 太陽大気など宇宙における同位体存在比はAr:84.2%, Ar:15.8%, Ar:0.026%と、Arが多い。これは宇宙の元素合成においてアルファ反応によりアルファ粒子の整数倍の原子が多量に合成されるためである。これに対し、地球大気中のアルゴンはほとんどがカリウム40(K)の崩壊により生成されたものであるため、以下の一覧に示す通りArが圧倒的に多い。これにより、アルゴンの標準原子量は39.948(1) uとなっている。
title: イエローケーキ
text: イエローケーキ中のウランは、99%以上がウラン238であり、放射性は非常に低い。ウラン238は、40億年以上と非常に長い半減期を持つため、放射線を放出する速度が非常に遅い。この段階は、より放射性の強いウラン235が濃縮される前であり、そのため、この段階のウランは同位体比が天然と変わらず、天然と同じ放射性を持つ。放射性半減期が長いにも関わらず、生物学的半減期は短い。イエローケーキは、天然のカリウム含有鉱物やコールマンランタンに用いられる酸化トリウムのガスマントルと同程度に無害である。
title: 液体金属
text: 室温では、ほとんどの金属が固体金属となるが、室温付近で液体になる金属として、-38.8°C(234.3 K、-37.9°F)以上で融解する水銀(元素記号:Hg)のほか、融点が28.5°C(83.3°F)のセシウム (Cs)、39°C (102°F)のルビジウム (Rb)、30°C (86°F)のガリウム (Ga) の4種類がある。
title: 六価クロム
text: クロムは地球上の土中にクロム単体または三価クロムの形で広く存在する。人体を構成する必須元素の一つでもあり、体内に約2ミリグラム存在している。サプリメントの成分として使われる場合は三価クロムの形(おもにピコリン酸クロムとして)で添加される。
title: ベントナイト
text: 層状のフィロケイ酸アルミニウムを多く含むため、吸水性とイオン交換性が高い。陽イオンとしてアルミニウムのほかにナトリウム、カルシウム、カリウムなどを含むものがあり、これらの陽イオン種によって分類される。火山灰が水による変成作用を受けて生じたものが多い。
title: カリウム
text: 海はもうひとつの主要なカリウム源であるが、単位量あたりのカリウム含有量は0.39g/Lと、ナトリウムが10.8g/Lであるのと比べて非常に低い。これはカリウムが土壌に吸着されやすく、また植物によって吸収されるためである。
title: 月の地質
text: 月面上に存在することが確認されている元素には、酸素(O)、ケイ素(Si)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)等がある。その中でも、酸素、鉄、ケイ素の割合が多く、酸素の割合は45%と推定されている。炭素(C)と窒素(N)は、太陽風の堆積が痕跡量存在するだけである。
title: 炭酸カリウム
text: 炭酸カリウム(たんさんカリウム、Potassium carbonate)は、組成式K2CO3で表されるカリウムの炭酸塩である。陸上植物の灰に10 - 30%程度含まれる(それに水を加えたものが灰汁と呼ばれる)。炭ボツや真珠灰と呼ばれていた。
title: クロム
text: クロム単体および3価のクロムには毒性が知られていない。ステンレスなどの工業製品として出回っているものの中に含まれているクロムは毒性を持たない。3価のクロムは人体の必須栄養素でもある。
title: 炭化カルシウム
text: 燃料用に市販されているカルシウムカーバイドは灰白色の塊状固体である。これには不純物としてリン化カルシウムや硫黄などが含まれている。この不純物に由来するホスフィンや硫化水素のため、市販品によって発生したアセチレンはわずかな不快臭を呈する。純粋な炭化カルシウムは無色透明の結晶である。カルシウムイオン(Ca)とアセチリドイオン(C2)で満たされた塩化ナトリウム型の結晶構造をとる。
title: ルビジウム
text: 水銀には発熱的に溶解してアマルガムを形成し、金、カルシウム、ナトリウム、カリウム、セシウムとは合金を作る。ルビジウムのイオン化エネルギーは非常に低く、わずか406 kJ/molである。炎色反応では、カリウムに似た暗赤色を示す。
title: 炭酸カリウム
text: 水に対する溶解度が高く、112g/100g(水、20°C)に達する。これは炭酸ナトリウム(21.5g)と大きく異なる。水溶液はpH11程度のかなり強いアルカリ性を示す。空気中に放置すると、二酸化炭素を吸収して炭酸水素カリウム(重炭酸カリウム)に変化する。
title: 水酸化カリウム
text: 水酸化カリウム(すいさんかカリウム、英: potassium hydroxide)は硬くてもろい白色の結晶で、カリウムの水酸化物であり、カリウムイオンと水酸化物イオンよりなるイオン結晶である。苛性カリ(かせいカリ、英: caustic potash )とも呼ばれる。
title: 過酸化物
text: アルカリ金属とカルシウム、ストロンチウム、バリウムの過酸化物はイオン性であるが、マグネシウムのような陽性金属とランタノイドおよびウランの過酸化物はイオン性と共有結合性の中間の性質を持つ。また、亜鉛、カドミウム、および水銀の過酸化物はほとんど共有結合性である。
title: 水星
text: 水星は重力が小さいため、長く大気を留めておくことは難しい。しかし、ごく薄く分子同士の衝突がほとんど無い無衝突大気の存在が確認されている。水星の気圧は10 Pa (10気圧) 程度と推測され、その成分は水素、ヘリウムの主成分に加え、ナトリウム、カリウム、カルシウム、酸素などが検出されている。
title: 塩化ウラン(VI)
text: 塩化ウラン(VI)は120 - 150 °Cまでは安定である。塩化ウラン(VI)の固体は別の構造に転移する。一方、塩化ウラン(VI)の気体は熱分解で固体の塩化ウラン(V)に変化する。この反応の活性化エネルギーは約40 kcal/mol である。
title: クレア・パターソン
text: 分析方法の限界があったので、彼は他のアプローチも取った。深い所の海水は表層付近の海水に比べて、バリウムのような似た金属元素とは対照的に、3-10倍の鉛を含んでいることを見出した。これによって彼は、鉛濃度は自然に起こるレベルの2倍程度である当時の常識を疑うようになった。
title: 炭酸鉄(II)
text: 20°Cにおいて1気圧で二酸化炭素を飽和した水には炭酸水素鉄(II) Fe(HCO3)2 を生じて、1リットル当り約1g溶解し、この炭酸水素鉄(II)は天然鉱泉中にも存在する。炭酸水素鉄(II)は固体結晶としては単離されていない。
title: 超酸化セシウム
text: 超酸化セシウムは、超酸化カリウムや超酸化ルビジウムと同様に、炭化カルシウム型の結晶構造をとる。酸化セシウムと異なり、超酸化セシウムでは酸素同士の結合が存在する。
title: ジスプロシウム
text: これらのうちイットリウムが多いものでは、ジスプロシウムは重ランタノイドの中で最も豊富に含まれており、濃縮液の7–8%(対イットリウムの割合は65%)を占める。地球の地殻における割合は約5.2 mg/kgであり、海水中では0.9 ng/Lである。
title: 第2族元素
text: 2族元素は空気中で燃え一般式、MOの酸化物を生成する。ベリリウム以外の2族元素酸化物は水と反応すると水酸化物M(OH)2となり、カルシウムより原子番号の大きいものは強塩基となる。一方、酸化ベリリウムBeOは水と反応しない。水酸化物の塩基性の強度は周期の下へ行くほど強くなる。
title: 趙濤
text: Krは不活性の放射性ガスで、半減期は10.76年である。ウランやプルトニウムの核分裂反応により生成し、核実験や原子炉の中で作られる。Krは燃料棒の再処理の過程で、全量が環境に放出される。1940年代の大気中濃度は、空気1mあたり0.001ベクレル以下であったが、現在の濃度は1mあたり1ベクレル以上とされている。多くの原子炉が北半球にあるため、北極の方が南極より30%も濃度が高いことが報告されている。ベータ崩壊し、ルビジウム-85(Rb)となる。
title: 重金属
text: しかしいずれも過剰な摂取は生体機能を安定に保てなくなり中毒性を示す。特に、酸やアルカリと反応しやすい重金属は毒性が強い傾向がある。強毒性を示す炭素と結合する水銀(有機水銀)やカドミウムなどがよく知られるが、錫や鉛の有機化合物、テルルなどにも毒性がある。放射性を持つウランは酸に反応してイオン化し環境に流出してしまう。
title: カドミウム
text: 沸点は金属元素としては水銀およびアルカリ金属についで低く、したがって蒸気圧が比較的高く、カドミウム蒸気は有毒である。
title: カリウム
text: カリウムの単体金属は激しい反応性を持つ。電子を1個失って陽イオンKになりやすく、自然界ではその形でのみ存在する。地殻中では2.6パーセントを占める7番目に存在量の多い元素であり、花崗岩やカーナライトなどの鉱石に含まれる。塩化カリウムの形で採取され、そのままあるいは各種の加工を経て別の化合物として、肥料、食品添加物、火薬などさまざまな用途に使われる。
title: 地球の大気
text: 地表付近の大気の主な成分は、比率が高い順に、窒素が78.08%、酸素が20.95%、アルゴンが0.93%、二酸化炭素が0.03%である。水蒸気は最大4%程度になるが1%を下回ることもあり、場所や時間によって大きく変動する。水蒸気の影響を除くため、一般的に地球大気の組成は「乾燥大気」での組成で表される。