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レニウム

レニウム: rhenium [ˈriːniəm])は原子番号75の元素元素記号Reマンガン族元素の一つで、銀白色の金属遷移金属)。

概要

レアメタルの一種、地殻中の存在量は 1ppb程度[1]比重は21.0、融点は3100 °C沸点は5800 °C(融点、沸点とも異なる実験値あり)。常温、常圧で安定な結晶構造は、六方最密充填構造 (HCP)。フッ化水素酸塩酸には不溶。酸化力のある酸(硝酸熱濃硫酸)には溶ける。過酸化水素臭素水にも溶ける。原子価は+2価〜+7価。単体では最も硬い金属である。

同位体

レニウムには安定同位体レニウム185があるが、最も多いのは62.6%を占めるレニウム187で、半減期412億年の放射性同位体である。なお、一つ以上の安定同位体を持つ元素の中で、天然放射性同位体が安定同位体より多く存在している元素は、レニウムの他にテルルインジウムがある。

歴史

1925年ノダック (W. Noddack) とタッケ (I. Tacke) とベルグ (O. Berg) が発見[2]ライン川のラテン名 Rhenus が語源[2]。二番目に遅く発見された天然元素である(最後に発見されたのはフランシウム)。

小川正孝による過去の発見

1908年(明治40年)、小川正孝は43番元素を発見、ニッポニウム(nipponium, 元素記号:Np 、日本素という意味)と命名したと発表したが、後に43番元素が地球上には存在しないことが判明するとこれは取り消された。

現在ではこの時発見されたのがレニウムであると考えられている。当時、X線分光装置が手に入らず、正しい測量ができなかったため、誤って43番元素で原子量およそ100の元素として発表された。レニウムが発見されたのちに小川自身で、発見した元素の正しい測量が行われた形跡がある。また、小川に頼まれてX線で試料を測定した木村健二郎は「それはきれいなレニウムだった」と証言している[3]

43番元素の元素記号として使用する予定だった「Np」はその後ネプツニウムに使用された。43番元素は人工的に作られテクネチウムとなった。

生産

有用な金属であるが、レアメタルの文字どおり特に希少であり、年間の生産量は極めて僅かである(2012年推定生産量:52.6トン[4])。モリブデナイトの他、希土類鉱物、コロンバイトタンタライト硫化銅鉱などの鉱石や、銅の精錬で発生する残渣中に微量含まれているのをイオン交換樹脂で吸着分離して得る。2011年の生産量は、44.5トン[1]

主な生産国はチリで、世界の半分以上を生産する。他にアメリカ合衆国ポーランドウズベキスタンカザフスタンロシアなどで生産されている[4]ペルーカナダでも生産が行われていた。

1946年以降ロシアによって実効支配されている択捉島では、ほぼ純粋な硫化レニウム(IV) (ReS2) の組成を持つレニウム鉱 (Rheniite) が発見されている。択捉島では火山の噴出ガスから回収されて生産されている。

日本国内では、住友金属鉱山東芝マテリアルが金属粉や合金などの加工を行っている。

リサイクル

ジェットエンジンのタービンブレードには 3-6mass% を含有する為、貴重な資源である。従って、使用済みタービンブレードやタービンブレード製造工程中で発生するスクラップから回収して循環利用されている[1][5][6]

用途

工業用途
レニウムは水素化触媒、石油改質触媒として高オクタン価ガソリン天然ガスの液体燃料化用アルミナ担持のプラチナレニウム触媒、合金材料などに利用される。
ニッケル・レニウム合金は、スーパーアロイの1つとして耐熱性が求められるジェットエンジンのタービンブレードなどの材料に使われる[1]
タングステン・レニウム合金フィラメント熱電対、電子部品、航空宇宙用部品、X線管ターゲットなどに使用される。タングステンなどのフィラメントに数%添加すると、高温で使用中に、あるいは揺れても垂れ下がらない性質(ノンサグ性)が与えられるため、自動車用などに適する[7]。熱電対では添加によって使用寿命が向上する。
モリブデン・レニウム合金も電子部品などに使用される。
放射年代測定
レニウム-オスミウム放射壊変系を利用した年代測定[8]
<ce>{}^{187}Re -> {}^{187}Os</ce> 、半減期 5.0×1010

レニウムの化合物

法規制

大量破壊兵器の開発等に用いられるおそれがあるため、外国為替及び外国貿易法及び輸出貿易管理令(別表第一の二の項)によって、2014年9月15日よりレニウム、レニウム合金又はレニウムタングステン合金の一次製品であって、経済産業省令で定める仕様[9]のものは、経済産業大臣の許可を受けなければ輸出できない[10]

脚注

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 八木良平、岡部徹、レニウムの現状と製錬技術 日本金属学会誌 Vol.80 (2016) No.6 p.341-349, doi:10.2320/jinstmet.J2016022
  2. 2.0 2.1 桜井弘 『元素111の新知識』 講談社1998年、309頁。ISBN 4-06-257192-7 
  3. 吉原 賢二再発見:ニッポニウムの真実 (PDF) 」 、『化学と教育』第55巻第6号、日本化学会2007年6月20日、 270-273頁、 ISSN 0386-2151NAID 110008732455OCLC 166882777NCID AN10033386全国書誌番号:00070714
  4. 4.0 4.1 U.S. Geological Survey, Mineral Commody Summaries 2014, pp130-131, 2014, Reston, Virginia. [1]
  5. 八木良平、岡部徹、レニウムのリサイクルの現状とプロセス技術 Journal of MMIJ., Vol.132 (2016) No.7 p.114-122, doi:10.2473/journalofmmij.132.114
  6. ニッケル基超合金スクラップからレニウムをリサイクルする新技術の開発 (PDF) 資源・素材講演集 Vol.2 (2015) No.2 (秋・松山)
  7. タングステン・レニウム合金によるワイヤー「レニタン」 (PDF) 東芝マテリアル
  8. 野崎達生、加藤泰浩、鈴木勝彦、Re–Os同位体を用いた地球化学:年代決定から古環境解読まで 地球化学 Vol.48 (2014) No.4 p.279-305, doi:10.14934/chikyukagaku.48.279
  9. レニウム含量90%以上、質量20kg以上で、内径100-300mmの円筒形のもの官報号外第181号 経済産業省令第四十一号” (日本語). 独立行政法人国立印刷局 (2014年8月14日). . 2014閲覧.
  10. 輸出貿易管理令の一部を改正しました” (日本語). 経済産業省 (2014年7月22日). . 2014閲覧.

関連項目

外部リンク

テンプレート:レニウムの化合物