レアアースは土ですか?

この記事では、「レアアースは土なのか?」という疑問を中心に、レアアースは普通の土ではなく、水に難溶の金属酸化物の総称であることを説明し、その名称の由来、レアアース元素の組成と電子構造の特性、物理化学的性質、17種類のレアアース元素が150年以上かかってすべて発見された経緯についても触れ、レアアース元素の発見、製造、分離の難しさを示し、パロディウムを例にその製造方法と自然界における存在状況を紹介しています。

レアアースは土ですか?

18世紀末、人々は水に不溶な固体酸化物を土と呼んでいました。レアアースは、最初に発見されたときに希少で珍しいものでした。これらの金属酸化物のうちの一部がレアアースと呼ばれています。これらの金属酸化物の金属元素はレアアース元素と呼ばれています。レアアース元素には、周期律表のランタン族の15種類の元素と、第III族の元素スカンジウムとイットリウムが含まれています。

1794年にフィンランドの科学者ガドリンが最初のレアアース元素イットリウムを分離し、1947年にアメリカ人のマリンスキーらが最後のレアアース元素プラセオジムを実験室で合成するまでに、150年以上かかって17種類のレアアース元素がすべて見つかりました。
現在、レアアース元素には、ランタン族の15種類の元素(ラリウム、セルリウム、プラジウム、ネオジウム、プラセオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ディスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、トリウム、イットリウム)と、第III族の元素スカンジウムとイットリウムが含まれています。スカンジウムとイットリウムはランタン族の元素と共に鉱床に存在し、化学的性質が類似しているため、レアアース元素としても数えられています。
これらの共通の特性は、電子が最外層軌道に最初に入り、次いで4fおよび5d軌道に入ることです。
レアアース元素は典型的な金属元素で、化学的活性はアルカリ金属やアルカリ土類金属に次ぐものです。レアアース元素は柔らかく、銀白色の光沢と優れた導電性を持ち、化学的活性が高いため、酸素、硫黄、ハロゲンと化合物を形成しやすく、湿気のある空気では保存しにくく、希薄な酸に容易に溶けます。
化学的活性が高いため、レアアース元素の発見、製造、分離は容易ではありません。最後に発見されたレアアース元素プラセオジムは、ウラニウムの核分裂実験の副産物から、イオン交換分離法で慎重に分離、精製して得られたものでした。当時、この元素は自然界に存在しないと考えられており、本当に「レアアース」元素と見なされていました。1965年までに、フィンランドのリン酸塩工場で磷灰石の処理中に自然界のプラセオジウムが発見されました。もちろん、その含有量は非常に少なく、痕量レベルにすぎません。含有量の順序は、大量、少量、微量、痕量です。