地球上で最もレアな元素

あらゆる物質の構成要素となる元素は、現在181種の存在が確認されている。人工的に作られる元素を除き、この中で最もレアな天然元素は何だろうか?

(via perkszone)

それは元素番号85の「アスタチン」である。地球上に存在するこの元素の量は、30gに満たないと推測されている。貴金属として誰もが知っている金の量が約20万トンなので、いかにその量が少ないか理解できる。

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ごくわずかな時間しか存在できない放射性元素

(via Wikipedia)

アスタチンは細かな分類で見ると、39種類に分けられる(同位体)。その中の全てが強い放射能を持ち、それら多くが半減期1秒以下である。これはつまり、今存在しているアスタチンは別の元素へと変わって、明日には無いだろうし、昨日には存在すらしていなかったかもしれないのだ。

また最も寿命が長いアスタチンでも、半分になるまでの時間は、8.1時間である。たとえいずれかのアスタチンを手に入れることができたとしても、あまりにも短寿命であり危険な放射能を持つため、詳細な研究は困難をきわめる。

ウランやトリウムなどの放射性元素から自然発生する

【ウランを豊富に含む金属材料】

(via wikipedia)

原子力発電などで核燃料となるウランは、放射線を出して軽い元素へと変わり続ける。その過程でアスタチンができるが、それは一瞬だけ。この生成されたアスタチンも、放射線を出してビスマスやポロニウムへと変化していく。

実は、誰もその元素の単体を肉眼で見たことが無い

(via Photographic Periodic Table)

当記事の写真で紹介している光る鉱石は、実はアスタチンそのものではない。これはアスタチンと一緒によく紹介されているが、リンカイウラン石と呼ばれ、UVライトで黄緑色の蛍光を放つ鉱物である。

化学式はCa(UO2)2(PO4)2であり、この中にはウラン(U)が含まれており、これが放射性崩壊を起こし、アスタチンへと変わるのだ。

人工的に作るとしてもごく少量しか作れないのだが、その単体を肉眼で見られない大きな理由は、強い放射能のためである。アスタチンが目に見えるほどの量になると、自らの放射能によって熱が生成され、昇華して消失してしまうからだ。

未だ肉眼視されたことはないものの、色は黒あるいは銀色と推測されている。

【このような見た目?(写真は同族元素のヨウ素)】

(via ChemistryScore)

2番目、3番目に希少な元素も、やはりウランの核分裂生成物

【レア度2番目のフランシウムと3番目のプロメチウム】

(via wikimedia)

ウランの放射性崩壊により生成される元素は、レア度がかなり高い傾向にある。アスタチンについで2番目に量が希少とされているのが、フランシウムである。その量はアスタチンと同等で、地球上には20~30gしかない。

【閃ウラン鉱:この中に約10万個のフランシウム原子が含まれる】

(via wikimedia)

そしてフランシウムは、自然に産出される元素の中で最も不安定である。半減期は最も長いものでも、22分しかない。またアスタチンと同様、合成は難しく、自らの放射能による熱で昇華するため、単体を肉眼で見ることができない。

【時計の文字盤など夜光塗料として使われていたプロメチウム化合物(PmCl3)】

(via wikimedia)

3番手はプロメチウムであり、地球上に常時存在する量は、500~600gと見積もられている。これまでの元素2種類と比べればずっと安定で、半減期は長いもので17.7年。

化合物としては塩化物(PmCl3)が安定であり、放射性も弱く、青白色~緑色の蛍光を放出する性質から、かつては時計の文字盤の夜光塗料に用いられていた。ただし現在では、安全性の問題から別の材料に代替されている。

参照:sciencealert,wikipedia:Francium,wikipedia:Promethium

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雑学

Posted by uti