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レアメタル・レアアース - 雑誌ニュートン

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2011年1月29日

レアメタル・レアアース - 雑誌ニュートン久しぶりにNewton (ニュートン)を購入しました。題目はレアメタル・レアアース。私自身、前職も今の仕事もレアメタル関連ということになるので、かれこれ13年以上この業界で働いていることになります(加工材と原料の違いはありますが)。電車内のニュートンの広告を見て、瞬間的に「買わないと」と思ってしまいました。

レアメタルとは存在量が少なかったり、抽出するのが困難だったり、入手するのが難しい金属の総称です。レアアースも全てレアメタルの中に含まれます。ちなみに、レアメタルは和製英語で、英語では「minor metal(s)」と呼ばれます。レアアースはそのまま英語で「rare earth(s)」です。

今回ニュートンではリチウム(Li)、白金(Pt)、ネオジム(Nd)、ジスプロシウム(Dy)、インジウム(In)の5種類のレアメタルが詳しく紹介されています。技術的な詳細については、ニュートンを読んでいただくとして、これらの金属について個人的な知識や思い出を書いておこうと思います。

■ リチウム
リチウムと言えば、周期表の左上の方にあって、「ナイフでも切れる柔らかい金属」という印象があります。最近ではリチウムイオン電池としての用途が多く、リチウムの名前を聞いたことが無い人はいなのではないかと思います。リチウムは密度が低く(0.53g/cm3)、水にも浮くほどなのですが、実際には水に触れるとすぐに反応して、水素を発生しながら水酸化リチウム水溶液となります。

■ 白金(プラチナ)
白金に初めて触れたのは、大学の実験の時でした。金属の炎色反応を観察するのに、割り箸程度の長さの棒の先に、白金のリングが付いた器具を使いました。これを金属イオンが溶け込んだ水溶液に浸した後、バーナーの炎に近づけると特有の色の炎色反応を見ることができます。白金を使うのは他の物質との反応性が非常に低いことと(水溶液や炎の熱でも反応しない)、融点が高いこと(同じく反応性の低い金よりも700℃程度高い)があります。
その後、婚約指輪・結婚指輪までは、白金に触れることはありませんでした。
白金の用途としては、主に排ガス浄化装置や燃料電池などの触媒用として使われています。

■ ネオジム、ジスプロシウム
ネオジム、ジスプロシウムのどちらもレアアースです。「ネオジム」はよく「ネオジウム」と誤記されていますが、驚くことにGoogleで検索すると、「ネオジム」は185,000件、「ネオジウム」は352,000件と、「ネオジウム」の方が件数が多くなっています。日本語のネオジムはドイツ語の「Neodym」から来ており、英語も「Neodymium」なので、国際的に「ネオジウム(Neodium?)」では通じません。
携帯のバイブレーターやハードディスクに使われるなど、小型でも磁力が非常に強いネオジム磁石ですが、他の種類の磁石に比べて、高い温度で磁力が落ちるという欠点がありました。これを改良したのが、ネオジム磁石にジスプロシウムを加えた磁石です。
ただ、ネオジムにしても、ジスプロシウムにしても、直接手に触れたことはありません。
レアアースは全般的に酸素と結びつきやすい性質を持っているので、単体(金属)の状態で目にすることは稀と言えます。

■ インジウム
インジウムは液晶ディスプレイや太陽電池に使われるITO(酸化インジウムスズ)の原料として大量に消費されています。日本は中国などからインジウムを大量に輸入していますが、そのほとんどがITO製造用です。
インジウムの融点は157℃と金属の中では極めて低く、例えば火にあぶったフライパン程度の熱でも溶けてしまいます。その性質を利用して、スパッタリングターゲット(成膜用の金属の板)をバッキングプレート(スパッタリングターゲットをスパッタ装置に取り付けられるようにするための部品)に取り付ける際に、「糊」のような役割で使うこともあります(正確にはボンディング材と言います)。私が金属インジウムを初めて目にしたのは、こちらの「糊」の用途でした。

他にも仕事で色々なレアメタルを目にしましたが、もちろんまだ見たことのないものもあります。個人的にはオスミウム、イリジウムに触れてみたいです。どちらも金よりも大きな比重を持っています。



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石神井公園駅のそばで見えた虹

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2009年7月19日

石神井公園駅のそばで見えた虹今日の夕方、たまたま石神井公園駅南口の近くにある大鷲神社に寄ったところ、はっきりとした虹が見えました。右端と左端が繋がっていない、部分的な虹でしたが、これだけはっきりとしたものを見たのは久しぶりです。駅周辺の雑踏とした風景に、夕暮れの虹…。悪くないですね。

よく夕焼けと並んで、夕暮れの虹も「天気が良くなる」と言われています。虹は常に太陽の反対側に現れます。特に夕方にひと雨あり、西の空が晴れているときなどは、東の空に虹が出やすくなります。偏西風の影響で雲は西から東に流れることが多いので、西の空が晴れているということは(つまり夕方東の空に虹が出るということは)、これから天気がよくなる可能性が高いということになります。昔の人も経験から分かっていたんでしょうね。

ところで今日の虹は外側にもうっすらとした虹がある「ダブル虹(ダブルレインボー)」でした(写真には写っていませんが)。海外ではニュージーランドやケニアでも見たことがありますが、日本で見るのは初めてでした。普通の虹は内側から紫→青→黄→赤に徐々に変色しますが、ダブル虹のもう一方(外側にある暗い方)は赤→黄→青→紫と順番が逆になります。



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コメント:石神井公園駅のそばで見えた虹
名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2009年7月19日

コメント:石神井公園駅のそばで見えた虹参考までに…。
2001年にケニアで撮影したダブル虹です。


基礎からよくわかる偶然の数学「確率」-雑誌ニュートン

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2009年6月27日

基礎からよくわかる偶然の数学「確率」-雑誌ニュートン私がパソコンのプログラミングを始めたのは小学6年生の時でした。特にゲームを作成するのが大好きで、よくミニゲームを作っては友人に遊んでもらい、「面白い」と言ってくれるのを聞くのが楽しみでした。

ゲーム制作に重要な要素の一つとして「乱数」が挙げられます。乱数と条件式を組み合わせることにより、「確率」の要素が発生します。飽きないゲームというのは、この確率のバランスがよく取れていると言っても過言ではないでしょう。

そんな経験もあってか、高校時代は数学の「確率・統計」が得意でした。進学校ではなかったこともあり、授業として受けたことはなかったのですが、大学受験の模擬試験などでは一度も間違えたことがないほど得意な科目でした。

「確率はギャンブルが生み出した学問」とも言われています。確かに競馬、パチンコ、麻雀などのギャンブルは、確率論と切っても切り離せない関係です。しかし、確率論はギャンブルやゲームにとどまらず、気象、経済、製造、金融など、さまざまな種類のビジネスで重要な役割を担っています。天気予報の降水確率、為替や株価などの予測、工場の製品不良発生率、生命保険の掛け金設定…、など、確率論なしには成り立ちません。

そういうことで、久しぶりに確率論の本(ニュートン2009年8月号)を購入してみました。内容自体は高校レベルだとは思いますが、基礎を復習するにはなかなか良いと思います。ニュートンならではのわかりやすい図解もあります。

さて、ここで問題です。

ある家族には子供が2人います。そのうちの1人は男の子であることがわかりました。では、もう1人も男の子である確率は?

答えは1/2(50%)…、ではなくて1/3です。

もし問題が、「男の子がいる家族がいます。そのお母さんが2人目の子供を妊娠しています。お腹の中の子が男の子である確率は?」なら1/2という答えになります。違いを理解できますか?

さらに、「子供2人組を何組も集めるとします。そのうち1組をピックアップするとして、これが男の子2人組みである確率は?」という問題はどうでしょう?答えは1/4です。

理解できない方は、早速 ニュートン2009年8月号 を購入しましょう。



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Newton (ニュートン) 2009年 08月号 [雑誌] (雑誌)
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新・太陽系 - 雑誌ニュートン

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2009年3月8日

新・太陽系 - 雑誌ニュートン今回のニュートンのお題は「新・太陽系」です。今まで購入したニュートンの内容に比べると、目新しいものは少ないのですが、それでも何点か興味深い事が書いてあったので、ここに紹介しようと思います。

まず、従来「エッジワース・カイパーベルト」と呼ばれていた海王星の軌道の外に多数存在する小天体ですが、これは現在では「太陽系外縁天体」と呼ばれているそうです。「エッジワース…」が古い呼び名になっているなんて知りませんでした。この太陽系外縁天体には、あの冥王星やエリス(冥王星より少し大きい)も含まれます。冥王星やエリスのような球体の天体は、軌道の関係から惑星には分類されないものの、2006年より「準惑星」と呼ばれることになっているようです。

その太陽系外縁天体は、現在では数百個も発見されています。しかし、今年から始まる「パンスターズ計画」という、口径1.8メートルの望遠鏡に、ブレ補正機能の付いた14億画素ものカメラを使って、動く天体を観測する、という手法を用いることにより、1万以上の太陽系外縁天体を発見することが期待されています。この他にも、多数の小惑星や彗星などが見つかることも期待されています。さらには未知の惑星の発見も…。

まだまだ太陽系にもわからないことは沢山あるのでした。



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Newton (ニュートン) 2009年 04月号 [雑誌] (雑誌)
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やさしくわかる…?相対性理論

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2008年6月27日

高校生の時に相対性理論の入門書を購入して以来、10年以上ぶりに相対性理論の本を買ってみました。タイトルは『やさしくわかる相対性理論』です。イラストを多数掲載していて、相対性理論の入門書としては結構いい出来だと思います。本当に内容を理解できるかどうかは別ですが…。

相対性理論はアインシュタインが提唱した理論で、量子論とならぶ物理の二大理論のうちの一つです。相対性理論には特殊相対性理論と一般相対性理論の2つがありますが、比較的イメージしやすい方の特殊相対性理論で、よく知られている現象にはこんなものがあります。

・光速はどの速度で見ても光速にしか見えない。
・光速に近づくほど時間の進みが遅くなる。
・光速に近づくほど重量が重くなる。
・光速に近づくほど長さが縮む。
・1gの質量は石油20万リットルを燃焼させる場合のエネルギーに等しい。(核燃料や核爆弾に応用されています)

具体的には、例えば地上から光速に近い速度で動いているものの時間は遅く進んで見えるのですが、その光速に近い速度で動いている物体から地上を見ると、地上の時間の方が遅く進んで見えるのです。このあたりは少々理解しづらいところではありますが、「相対性」の名前の通り、運動や時間は全て相対的なものとして考えられています。

これに重力がからんでくる一般相対性理論は、常人ではさらに理解しづらいもので、さらに理論を発展させた宇宙論や「10次元の時空」などは、その世界を想像するには超人的な能力が必要なのではないかと思わせるほどです。

普通に生活する上では何の関係もなさそうな相対性理論ですが、カーナビ技術、原子力発電、先端医療などに応用されているのです。アインシュタイン様さまですね。



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宇宙論 - 雑誌ニュートン

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2008年6月1日

久しぶりに雑誌ニュートンを購入しました。今回のお題は「宇宙論」。宇宙と言っても、スペースシャトルや火星、太陽、月などの(比較的)身近なものではなく、宇宙の誕生や宇宙の果てなどの、「世界の成り立ち」の根源に関わる理論です。世界の始まりや世界の果てについては、哲学や宗教などでも扱われる議題ですが、ここでの宇宙論は計算と観測によって得られた結果をもとにした理論や推測です。ここ数年の観測技術の急速な発達によって、宇宙論もより精度が高まり、中には以前と内容が変わってしまっているものもあります。

例えば宇宙の誕生時に起こったとして考えられている「ビッグバン」ついては、私が以前に見た資料では「約200億年前」ということが書いてあったと記憶しています。しかし最近では「137億年前」と、かなり正確な数字になっています。

宇宙は膨張しつづけているという「ハッブルの法則」は、観測でも「遠い天体ほど、より早い速度で遠ざかっている」ということがわかっていて、これを逆にとると、以前これらの天体は、1点に集約していた可能性が高いということが推測されていました。

しかし、ビッグバンは本当にあったのでしょうか?色々な反論がありますが、分かりやすいのは「もしかしたら宇宙は膨張と縮小を繰り返したのかもしれない。今はたまたま膨張のタイミングでは?」ということです。

しかし、最近「宇宙背景放射」がかなり正確に観測されたことにより、これがビッグバンの確たる証拠としてみなされるようになりました。「宇宙背景放射」は地球から137億光年のかなたからやって来るマイクロ波です。このマイクロ波は137億年前のビッグバンのなごりです。つまりビッグバンから137億光年離れた地球で、137億年前のビッグバンそのものとも言える「宇宙背景放射」がリアルタイムに観測できるのです(文章では説明しづらいので、興味のある方はニュートンを買ってください)。

宇宙の果てについては、「果てはない」ということになっているようです。観測可能な領域は地球から137億光年先(つまり宇宙背景放射が観測されるところ)ですが、それ以上先の天体については、地球から見て光速以上の速度で遠ざかっているため地球に光が届くことはありません(この先、宇宙が縮むことがあれば話は別でが)。なぜ「果てはない」と言えるのかと言うと、科学的な根拠からではなく、「果てがあるとすると『その向こうは何か』と考えざるとえず、理論的におかしなことになるから」という形而上学的な思考によるものです。

もう一度ビッグバンの話にもどしますが、ビッグバンについても「宇宙のはじまり」としてしまうと、「それより前は何があったのか?」と考えざるをえません。そのため、ビッグバンは「膨張する灼熱の初期宇宙」とだけ考える場合があるようです。中には宇宙が空間も時間もない「無」から生まれたという仮説がありますが、もちろんこれは観測から得られた100%根拠のある理論ではありません。ただ、量子論では真空状態からエネルギーによって物資が作られるということが実験でも証明されていて、この理論に手を加える形でなんらかの発展があるかも知れません。いずれにしても、一歩間違えると何だか宗教じみた理論で面白いです。

その他、まだよく知られていない「ダークマター」「ダークエネルギー」などの記述もあります。とにもかくにも、人間にとって宇宙は広すぎます。そんな宇宙を計算と観測だけで解析していく宇宙学者もすごいものです。



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Newton (ニュートン) 2008年 07月号 [雑誌] (雑誌)
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磁石 - 雑誌ニュートン

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2007年10月10日

久々に雑誌『ニュートン』を購入しました。今月のお題は「磁石」。今では冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、携帯電話、掃除機、ハードディスク…など、数多くの電気製品に当たり前のように磁石が使われていますが、そんな「磁石」が原子&電子レベルでどのようなものなのかを解説してます。

面白いな、と思った内容を数点ピックアップしてみます。

・「ネオジム磁石」なら、きゅうり、玄米、シャーペンの芯が動かせる。
 →強力な磁力により、水分や微量の鉄分なども反応するそうです。

・磁石を高温で熱すると、磁力を失う。
 →実際に磁石をコンロで熱して、クリップが落ちている写真があります。

・地磁気(地球のN極とS極)は数千年〜数十万年おきに逆転する。
 →方位磁針が南北逆転するなんて信じられますか?



電磁気を専門に勉強されている方などにとっては何でもないことなのでしょうけど、私には衝撃的な事実でした。

「原子の種類」と「磁性の有無」の関係については、私も昔から疑問に思っていましたが、現代の学者でも強磁性の理由を説明するのは難しいようですね。



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高校の化学の参考書

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2007年4月11日

もう6〜7年も前から「化学英語の基礎」のようなホームページを作りたいと思っていたのですが、先日ようやく高校の化学の参考書を手に入れて、少しだけやる気になったところです。

高校時代は化学が一番の得意教科で、授業より先に自分で教科書を読み進めていったほどでした。大学の専攻もそのまま化学だったのですが、以来まともに化学を勉強した事はありませんでした。

まず驚いたのが、今は「化学T」、「化学U」と分かれているんですね。私が高校の頃は「化学」の一教科しかありませんでしたが、当時の教科書を前半と後半に分けているわけではなく、部分部分をTにしたりUにしたりしているような感じです。「これで体系的に学習できるのかな?」と不安に感じたりしますが、これもゆとり教育の一環なのでしょうか?よくわかりません。

あと、一部単位が変わっているものがあり新鮮でした。気体の圧力はatm(アトム)→kPa(キロパスカル)、熱量はkcal(キロカロリー)→kJ(キロジュール)に変更になっていました。高校化学の世界もSI単位(国際単位)の流れを組むようになったんですね。

それにしても高校時代に得意だった教科の参考書を見るというのは面白いものです。「これやったなあ」とか「こんなのあったっけ?」とか思ったり、当時の学習風景を思い出したりもしてしまいます。

逆に当時苦手&嫌いだった「世界史」だったりしたら、たぶん当時のことを思い出したりはできないのでしょう。でも、いくつも海外旅行を経験した今なら、もう少し楽しく勉強できそうな感じがします。

「古文や漢文も、もう少したてば興味を持てるのかな?」と考えたりしてます。



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コメント:高校の化学の参考書
名前: みやけ 日付: 2007年4月12日

化学ですか!!懐かしい!!もう遠ざかっています!!
ただ、なんか今の会社に入って物理を勉強しているような感じです!!
単位は、確か俺の大学時代が入れ替わりのじきだった気がします!!
そういえば、関数電卓とか使いませんでした!?

俺は、当時苦手だった英語も昔よりは好きになりました!!ということで、明後日から4日間台湾へ行ってきます!!マイルつかっての一人旅です!!もちろん、英語も使ってきます!!
コメント:高校の化学の参考書
名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2007年4月12日

大学時代は関数電卓の変わりにポケコン使ってました。詳しいことは忘れましたが、統計計算の他、対数関数やべき乗の計算に多用した記憶があります。

台湾気をつけて行ってきてくださいね。食べ物がおいしいので、食べ過ぎにご注意を!


周期表 - 雑誌ニュートン

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2006年9月2日

3ヵ月ぶりの「ニュートン」購入です。今日電車で読んでいる人がいて、横目で見ながら「面白そう」と思い買ってしまいました。今回は元素の「周期表」の特集です。「すいへいりーべ…」という暗記方法がなじみ深いあれです。

私は大学の専攻が「工業化学」だったのですが、とても真面目とは言える学生生活ではなく、化学を一番熱心かつ興味深く勉強したのは高校2〜3年の頃です。当時は化学だけでなく、物理、生物、地学も好きな「理科人間」でしたが、特に高校2年の必須課目だった化学は、授業より先に教科書を読み進めてしまうほど好きな科目でした(逆に授業はほとんど聞いてませんでした…)。

その頃の「楽しさ」を思い出させてくれるような感じで、今までに発見されている全118の元素のデータが掲載されています。原子量、密度、沸点、融点などの基礎データの他、その元素が使われている製品のカラー写真や、元素名の由来、1gあたりの価格なんていうのも載っています。私的には「放射性同位体(ウラン235など)の『半減期』のデータもあれば完璧なのに」と思いましたが、それでも基本的なデータは十分揃っていると思います。

私が特に興味を持ったのは、イリジウム(Ir)の記述です。恐竜が絶滅した6550万年前の地層から、特にイリジウムが多く発見されているのですが、この元素はもともと地球上にはあまりなく、宇宙からやってくる隕石に多く含まれているそうです。よく「恐竜が絶滅したのは、巨大な隕石が落ちてきて、それに伴う激しい環境変化があったため」という話を聞きますが、これはデタラメな推測ではなく、それなりに科学的な根拠のある説だったんですね。

早速「恐竜絶滅」でホームページを検索したら、ほとんどのページにイリジウムの記載があり、恐竜絶滅に興味のある人にとっては「常識」だったんですね。中には「隕石が人間を直撃したなんて話は聞いたことが無い。恐竜を絶滅させるほどの大量の隕石が降ってくるのだろうか。信憑性に欠ける説である」なんていう、ちょっとズレたページがあって面白かったです。

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コメント:周期表
名前: みやけ 日付: 2006年9月3日

周期表懐かしいですね。
俺もおなじく応用化学科の人間としては興味のある所です!!(笑)
元素も40番まで覚えたよな〜
懐かしすぎる〜

イリジウムといえば、イリジウム携帯なんてものありませんでしたっけ!?
イリジウムってそんな言い伝えがあるのですね!!初めて知りましたφ(゚゚) メモ φ(。。) メモ φ(゚゚) メモ φ(。。)
コメント:周期表
名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2006年9月3日

イリジウム携帯は当初77個の人工衛星を使用する予定で(実際には打ち上げられたのは66個)、そこから原子番号77番のイリジウムの名前を取ったそうです。

イリジウム携帯についてさらに調べたら、日本ではKDDIがサービスを引き継いでいるんですね。ただ、電話機本体が23万円(!)、月額基本料6000円、一般電話への通話料が1分165円では、普通の人はとても使えません。もちろん「家族割」も適用されません…。


冥王星のお話

名前: 小川 邦久 リンク: http://kunisan.jp/ 日付: 2006年8月26日

先日の天文学の国際会議で、冥王星が「惑星」から降格になることが決定しました。冥王星は海王星の軌道外にある数万にも及ぶ小天体群「エッジワース・カイパーベルト帯」に属するということは、もう10年以上も前から言われていた事ですが、冥王星を発見したアメリカの影響力もあってか、惑星の定義が曖昧なままズルズルと来てしまいました。

私は「別に惑星の定義なんかしなくても、今まで惑星と呼んでいた天体を惑星と呼べばいいだけのことじゃないの?」という考えでしたが、やはり惑星の定義にも人の利害関係が絡んでくるので(新惑星を発見すると金と名誉が…?)、やはり今回のようなはっきりした決定は必要だったのでしょう。

惑星の定義から外れた冥王星ですが、今年1月にアメリカが打ち上げた冥王星探査衛星「ニューホライズンズ」が、2015年に最接近するので、またその頃に冥王星に関する新たな事実が分かってくることでしょう。それでも「やはり冥王星を惑星に戻そう…」ということは無いのでしょうけど、(元)天文ファンの私としては非常に興味があるところです。

ただ、冥王星自体は数十億年も前からこの世に存在していることを思うと、たかだか数万年前に地球に現れた人間が、勝手に冥王星を発見し、その数十年後にまた勝手に「惑星の定義」でもめていることなど、本当にちっぽけなことであるような気がしてしまいます。

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