レアメタルのふしぎ―けっこうあるのになぜ「レア」?楽しく学ぶ希少金属の基礎

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現代科学はレアメタル(希少金属)の恩恵の上に成り立っているといっても過言ではありません。
実際のところ、薄型テレビや携帯電話といった身近な電子機器は、レアメタルなしにはもう生産できないというステージまできてしまっているのです。
産出量が少ないわけではないのになぜ「希少」といわれるのか、そのはたす役割や今後の技術的な展望、世界各国の備蓄問題まで、レアメタルの基礎を楽しくわかりやすく紹介していきます。

Chinese (Traditional)

稀有金屬為什麼稀有?和常用金屬有什麼不同?
  有什麼用途?產地又各在哪兒?

  世界各國為什麼都想要爭奪稀有金屬?
  且看本書為您剖析重要性僅次於石油的稀有金屬的祕密!

  液晶電視、行動電話等再平常不過的生活用品中都有稀有金屬。正因為它是如此重要而出產國又很少,所以才被稱為稀有金屬。

  想要知道稀有金屬到底有多稀有又有多好用嗎?

  本書將為您詳盡介紹稀有金屬在科學發展上所擔任的重要角色、今後的技術展望,以及世界各國針對稀有金屬所做出的儲備策略。

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齋藤勝裕[サイトウカツヒロ]
1945年5月3日生まれ。1974年東北大学大学院理学研究科博士課程修了、現在は名古屋工業大学大学院工学研究科教授。理学博士。専門分野は有機化学、物理化学、光化学、超分子化学(本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです)

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齋藤勝裕

  1945年5月3日生。1974年東北大學大學院理學研究科博士課程修畢,現為名古屋工業大學大學院工學研究科教授。理學博士。研究領域為有機化學、物理化學、光化學、超分子化學。主要著作有《看了一定懂》系列16冊、《決定版!輕鬆學化學》系列3冊(講談社)、《易懂化學》系列7冊、《易懂有機化學》系列2冊(東京化學同人)、《理工科系化學》系列3冊、《圖解雜學》系列4冊(NATSUME社)、《進階大學化學》系列2冊(裳華房)、《神奇的金屬》、《毒與藥的奧秘》(Science.i 新書)、《不用數學的分子軌道論》(化學同人)、《環境-這才是重點》(三共出版)、《瞭解分子作用的十個故事》(岩波書店)、《用美麗紋理創造彩木畫》(日貿出版)等等

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第1部 レアメタルの基本(レアメタルってなんだろう?;メタルの性質ってなんだっけ?;レアメタルにはどんなものがある?;レアメタルと健康)
第2部 レアメタルの利用(スペースシャトルをつくるレアメタル;パソコンをつくるレアメタル;リニアモーターカーをつくるレアメタル;薄型テレビをつくるレアメタル;現代科学を支えるレアメタル;第7周期レアメタルの利用)
第3部 レアメタルのかかえる問題(レアメタルの採掘と精錬;レアメタルの今後の問題)

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1-1 稀有金屬是什麼東西?
rare metal,各位可能是第一次聽見這個詞彙。究竟什麼是 rare metal?
Rare metal的”rare”,就是中文「罕見」的意思,而”metal”則代表「金屬」,合在一起就是「罕見的金屬」,一般翻譯成「稀有金屬」,亦即「稀少罕見的金屬」之意。

什麼是「常見金屬」?
金屬是充斥在我們日常生活中的物質。從鍋子、水壺、釘子、鋼筋、汽車車體到飛機機體等,都會用到金屬。但是這些金屬絕不「稀少罕見」,反而可以說是「隨處可見、俯拾即是」,所以它們想必不屬於稀有金屬。那麼我們該怎麼這樣的金屬稱呼呢?

這樣的金屬我們就稱為「常見金屬」。英文則是”common metal”,其中的”common”就是「普通的、常見的」的意思。
那麼,怎麼樣的金屬算是常見金屬,而怎麼樣的金屬又算是稀有金屬呢?

什麼是「稀有金屬」?
雖然我們說稀有金屬就是「稀少罕見的金屬」,但它的定義並非如此單純。稀有金屬不是根據金屬的物理性質來做分類,而是依據它們與人類科學、產業技術的關係來分類的。因此,對稀有金屬的定義,會受到「人類需求的因素」很大的影響。

一般在金屬中,只要在下列三種條件中符合任一種,就會被稱為稀有金屬:
①在地殼中的存有量極少。
②產地集中在特定區域。
③分離、冶煉十分困難。

根據第②條,一種金屬即使大量存在於地殼中,如果只存在於特定的國家,那還是算做「稀有金屬」。
根據第③條,一種金屬即使隨處都都,如果要將之分離、冶煉出來會很困難,則也算做是「稀有金屬」。

因此,某種金屬對於一個國家是稀有金屬,但對另一個產量豐富的國家來說就不是稀有金屬。下列圖表標示有稀有金屬及其他元素在地殼中所存在的比率。我們可以發現,稀有金屬的存有量其實並不少。

1-2 金屬究竟有哪些種類?
一切物質都是由元素所構成的。在大自然中大約存在有90多種元素,將它們按照大小排列起來,就成了週期表。

族與週期
週期表上方所標記的數字代表元素的族,最左邊是1族,最右邊是18族。人們發現,同一族的主族元素彼此間會有相似的性質。
相對地,在表的左邊所標記的數字代表週期,最上方是第1週期,最下方是第7週期。在同一族的元素中,週期愈大,也就是位置在週期表愈下方的,體積就愈大。

主族元素與過渡元素
從3族到11族的元素我們稱為過渡元素,除此之外的元素都稱為主族元素。(譯註:過去將12族也視為過渡元素,現在國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)的定義則視之為主族元素。)下表白色的區塊代表不是金屬的元素,也就是非金屬元素。可以看得出來,過渡元素全部都是金屬元素,而主族元素中也有許多是金屬元素。換句話說,元素當中有70%以上都屬於金屬元素。

劃有斜線的元素就是常見金屬。常見金屬共有鐵(Fe)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋅(Zn)、汞(Hg)、鋁(Al)、錫(Sn)、鉛(Pb)等九種。

稀有金屬
右圖中塗滿藍色的金屬元素就是稀有金屬。其中3族的第六週期中有一整群被稱為鑭系元素的元素。這些元素共有15種,全都是稀有金屬。因此,稀有金屬全部共有47種。

在大自然中存在著的元素不過90多種,其中就有47種是稀有金屬。因此稀有金屬究竟算不算「稀有」?就這點而言,大家的意見恐怕會有分歧吧。
在3族元素中,除去最底下的錒系元素外,共有鈧(Sc)、釔(Y)、鑭系元素等一共17種元素,它們也被視為同一個類別,而被稱為稀土金屬(rare earth metal)。

本書所要談的,就是以上的這些稀有金屬。

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