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体積質量密度から見る地球上で密度の高い物質ベスト15

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本記事は、15 Most Dense Materials on Earth | Volumetric Mass Density
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約5分50秒

物質の密度、正確にいうと体積質量密度は、単位体積あたりの質量(kg/m3)で表されます。 宇宙空間において、現在までに観測された最も密度の高い天体は中性子星で、巨大な星の崩壊した核は、太陽の2倍の質量を持つこともあります。

 

しかし、地球はどうでしょう?地球上で最も密度が高い物質は何でしょうか?調べてみましょう。

 

 

15. モリブデン

 

molybdenite画像元: John Chapman

密度: 10.28 g/cm3

 

モリブデンという元素は、初めて耳にする方も多いかもしれません。まず、モリブデンは遷移金属に属し、原子番号は42です。自然界には存在せず、さまざまな鉱物の中に酸化状態で存在しています。

 

平均して、品質の良い鋼鉄合金には約0.25%のモリブデンが含まれています。採掘されたモリブデンの多くは、様々な種類の合金を作るために使用されています。モリブデンのもう一つの重要な用途は、生化学の分野で、大気中の分子状窒素を分解するバクテリアの触媒として使われることです。

 

 

14. 銀

silver

密度: 10.49 g/cm3

 

古くから銀は地球上で重要な鉱物の一つとして評価されており、それは現在でも変わりません。通貨だけでなく、装飾品や食器、ソーラーパネルなどにも利用されています。銀は電気や熱の伝導率が高いため、半導体やコーティングの材料として電子産業で広く使われています。

 

 

13.鉛

 

Lead

密度: 11.34 g/cm3

 

鉛は柔らかく溶けやすい性質があり、融点が比較的低いのが特徴です。地球上で、鉛は硫黄と並んでよく見られる元素の一つです。 鉛は紀元前6000年以前から存在しており、金属製錬に利用されていたとされています。

 

鉛を初めて消費財として使用したのは古代エジプト人です。古代中国人は通貨として使用しました。21世紀には、鉛は密度が高く、腐食に極めて強いため、多くの産業分野(建設工事を含む)で重要な役割を担っています。また、スタジオの壁や床の消音材としても使用されています。

 

 

12. トリウム

 

密度: 11.7 g/cm3

 

トリウムは北欧神話の雷神トールにちなんで名づけられた中程度の強度を持つ放射性金属で、その同位体は不安定であることが知られています。トリウムは、地殻中に自然な形で存在する2番目の放射性元素です。トリウムは、ウランの3倍も存在する可能性があります。世界原子力協会の2014年のデータによると、インドは世界最大のトリウムの埋蔵量を持っています。

 

 

11. ロジウム

 

Rhodium

密度: 12.41 g/cm3

 

ロジウムは、極めて高い耐食性と化学的に不活性な性質で知られています。ロジウムは、プラチナや他の白金族元素の中に多く含まれていますが、その同位体(103 Rh)の少なくとも1つは天然に存在します。この元素は、1800年代初頭にイギリスの化学者William Wollastonによって発見されました。

 

ロジウムは、一酸化窒素や二酸化窒素の排出を抑えるために、主にガソリンエンジンやディーゼルエンジンの三元触媒コンバーター(排気制御装置)の触媒として使用されています。

 

 

10. 水銀

 

liquid mercury - deadliest substances

密度: 13.53 g/cm3

 

個人的には、水銀は周期表にある元素の中で興味深いものの一つです。常温常圧で液体になる2つの固体元素のうちの1つで、もう1つは臭素です。凝固点は-38.8℃と低く、沸騰するのに356.7℃かかります。

 

また、液体状態から固体状態に変化する際に、13.69g/cm3から14.184g/cm3へと4%近く体積が変化します。水銀は、気圧計、温度計、ランプなど、さまざまな機器に使われています。

 

 

9. タンタラム

 

Tantaliteタンタライト鉱石

密度: 16.69 g/cm3

 

以前はタンタルと呼ばれていました。さまざまな種類の合金に含まれるマイナーな部分を構成する耐火金属グループに属します。硬くて希少価値が高く、耐食性も高いため、家庭用コンピューターや電子機器に最適な高性能コンデンサーの材料になります。

 

また、タンタライトは体内の硬い組織と直接結合する性質があるため、手術用器具やインプラントにも使用されている。自然界では、コロンバイト、タンタライト、コルタンなどの鉱物に含まれています。

 

 

8. ウラン

 

uranium濃縮ウランの鋼片

密度: 19.1 g/cm3

 

トリウムと同様ウランも弱い放射性を持っています。ウランは、ウラン238、ウラン235、そしてあまり一般的でないウラン234の3種類の同位体が知られています。これらの元素は1789年に初めて発見されましたが、その放射性特性は1896年にEugène-Melchior Péligotによって初めて発見され、1934年にマンハッタン計画後に初めて実用化されました。

 

 

7. タングステン

 

Tungsten
ウォルフラム石鉱物

密度: 19.25 g/cm3

 

タングステンの最も一般的な使用方法は電球のフィラメントやX線管です。これらは極端な熱変化でも効率的に動作するように、その高い融点が重要だからです。純粋な形での融点は、おそらく地球上で見つかったすべての金属の中で最も高いです。中国は、ロシアとカナダに続いて、世界でタングステンの最大の生産国です。

 

また、引っ張りに対する強度が非常に高く、比較的軽いため、鉄やニッケルなど他の重金属と合わせた手榴弾や弾丸の材料にも適しています。また、密度がほぼ同じであることから、金やプラチナなどの貴金属の代用品としても利用されています。

 

 

6. 金

 

The James Webb Space Telescope金メッキを施したジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡

密度: 19.30 g/cm3

 

金は地球上で最も貴重で、有名で、求められている物質です。金も遠い宇宙の超新星爆発から生まれたものだということが分かりました。周期表では、金は遷移金属と呼ばれる11の元素のグループに属しています。

 

ジュエリーを買うと、なぜいつも不純物の多いゴールドが手に入るのか不思議に思ったことはありませんか?それは、純金(24カラット)は柔らかいので、耐久性や強度を高めるために銅などの他の卑金属を加えるので、その過程で不純物が混じってしまうからです。また、電子機器では、さまざまな電化製品の腐食のないコネクターを作るために使われています。

 

 

5. プルトニウム

 

plutonium被ばくプルトニウム(熱分解性)

密度: 19.82 g/cm3

 

現在、プルトニウムは世界で最も密度の高い放射性元素です。1940年にカリフォルニア大学の研究室で、研究者が巨大なサイクロトロンでウラン238を爆発させたときに初めて摘出されました。大規模なものでは、マンハッタン計画で、日本の長崎に核兵器「ファットマン」を投下するために、相当量のプルトニウムが初めて使われました。

 

プルトニウムの密度は、他の周期表の元素とは異なり、融点に達した後、2.5%の割合で増加しますが、温度の上昇とともに密度が徐々に減少します(融点に達する前)。第二次世界大戦後、プルトニウムの使用は商業用原子力の生産に限定されています。

 

 

4. レニウム

 

Rheniumレニウムはモリブデナイトに多く含まれる

密度: 21.2 g/cm3

 

レニウムという元素は、1900年代初頭に3人のドイツの科学者が発見し、ドイツのライン川にちなんで名付けられました。他の白金族金属と同様に、レニウムも地球上で貴重な元素で、既知の元素の中で2番目に高い沸点と3番目に高い融点を持っています。

 

このような優れた特性から、レニウム(超合金)は世界中のほとんどのジェットエンジンのタービンブレードや推進ノズルに広く使用されています。また、ナフサ(液体炭化水素混合物)の改質、異性化、水素化にも最適な触媒の1つです。

 

 

3. プラチナ

 

platinum画像元;Wikimedia Commons

密度: 21.45 g/cm3

 

プラチナは、土類金属1kgあたり平均5マイクログラムしかない非常に希少な金属です。プラチナの最大の生産国は南アフリカで、世界総生産量の80%を占めています。プラチナは密度が高く、柔軟性があり、反応性がありません。

 

プラチナは、宝飾品などの高級品以外にも、自動車の排ガス規制装置や石油精製など、さまざまな分野で使用されています。その他の細かい用途としては、医学・生物学、ガラス製造装置、電極、抗がん剤、酸素センサー、スパークプラグ、タービンエンジンなどがあります。

 

 

2. イリジウム

 

Iridium

 

密度: 22.56 g/cm3

 

イリジウムは硬く、光沢があり、白金族で最も密度の高い遷移金属の一つです。また、2000℃の極限温度でも腐食しない、現在知られている中で最も耐食性の高い金属です。1803年、スミソン・テナントによって、天然プラチナに含まれる不溶性不純物の中から発見されました。

 

 

1. オスミウム

 

Osmium

密度: 22.59 g/cm3

 

オスミウムは、おそらく地球上の天然元素の中で最も密度が高く、白金族に属する元素です。この光沢のある物質は、鉛の2倍の密度を持っています。

 

1803年にSmithson TennantとWilliam Hyde Wollastonによって発見され、プラチナの鉱床からこの安定した元素を切り離したのが始まりです。 主に万年筆のペン先や、耐久性が重視される素材に使用されています。

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