2008年4月28日 FX検定 きょうの問題 レアアース
レアアース
ベースメタル、レアメタルなど資源価格が高騰しているが、レアアースもまた価格高騰を続けている。レアアースの産出は非常に偏在しているが、世界のレアアースの90％を算出する地域はどこか。
正解 チベット
解説
レアアースとは、希土類元素（きどるいげんそ、Rare earth elements）のことで、原子番号57番のランタン（La）から71番のルテチウム（Lu）までのランタノイドと21番のスカンジウムと39番のイットリウム（Y）を加えた計17種類の元素のことである。
レアアースは化学的性質が大変似ている。また産出もゼノタイムやイオン吸着鉱などの同じ鉱石中に混在し、単独で分離することが難しい。レアアース混合合金であるミッシュメタルとして使用されることが多い。物質としての存在量は決して少なくないが、地域的偏在、各元素の分離精製技術が確立されていないため、元素単体としてはレアな元素のままである。
世界需要の50％は日本が占めている。同時に世界産出量の90％はチベットである。中国全体で見れば95％のシェアを持つ。中国政府がチベットの弾圧を続ける理由のひとつは、このような戦略的地下資源がチベットに豊富に存在することである。
レアアースは、チベット以外では、インド、オーストラリア、ブラジルなどに偏在している。現在のところ、日本は風化花崗岩を中国から輸入して精製加工しているが、最近の研究で日本国内のマンガン鉱床に花崗岩を上回る割合で希土類元素が含有されている事が判明したため、採掘が実現すると世界有数のレアアース資源国になる可能性を秘めている。
また、環境対策用に設置された火力発電用集塵装置などで集められた塵灰中にレアアースが含まれていることも判明している。早期の利用展開が求められる。
さらに、日本近海の大陸棚海底のマンガン団塊やコバルトクラスト、熱水鉱床等の海洋資源も供給源として期待されている。
それでも、ジスプロシウム（Dy）やテルビウム（Tb）の中重希土類は、これらを多く含むイオン吸着鉱が中国でしか産出しないため、安定供給に不安を残す。中土類の産生が期待されるカナダのThor Lake鉱山の稼動開始が2010-2011年であり、中国に依存する体制が続く。
各レアアースの用途
磁石
ネオジム（Nd） サマリウム（Sm） ジスプロシウム（Dy）
光磁気ディスク
テルビウム（Tb） ジスプロシウム（Dy）
蛍光体
イットリウム（Y） セリウム（Ce）
ユウロピオム（Eu） テルビウム（Tb）
レーザー
イットリウム（Y） ホルミウム（Ho） イッテルビウム（Yb）
光ファイバ増幅器
エルビウム（Er） ツリウム（Tm）
コンデンサ
イットリウム（Y） ランタン（La） ネオジム（Nd）
水素吸蔵合金
ランタン（La）
ネオジウム（ネオジム）
日本は、ネオジウム磁石に代表されるような高磁力磁石の生産で世界を圧倒的にリードしている。ネオジウム磁石は、1984年に住友特殊金属（現NEOMAX）で開発された技術であるが、現在は日立金属が住友特殊金属を吸収して最大の生産者になっている。また、インターメタリックは耐熱性を強化した新ネオジウム磁石を開発しており、三菱商事が資本参加している。従来のネオジウム磁石は熱に弱く、熱によって磁力を失う欠点があった。
ネオジウム磁石の用途は先端技術と直結している。ハイブリッド自動車用モーター、電気自動車用モーター、省エネルギー型エアコン、MRI（磁気共鳴画像装置）、パソコンのハードディスクドライブ、携帯電話、風力発電システムのエネルギー効率の向上など将来性の高い分野に多く用いられている。
この先端技術を支える素材物質の大半が中国からの輸入となっているのである。
ジスプロシウム
中性子吸収断面積が大きいので原子炉の制御用材料として利用される。光磁気ディスク（光メモリ）の材料や磁石、蓄光剤の添加剤としても利用される。
ネオジウム磁性体の欠点を補う添加剤としても注目されてきた。ジスプロシウムを添加することで保磁力が高まる。
イットリウム
イットリウムは、コバルト、鉄との合金で永久磁石として使われる。また、イットリウム－アルミニウム－ガーネット(YAG)による複合酸化物のガーネット構造の結晶は、赤色レーザー発振に使われる。
セラミックにイットリウムを混ぜると耐久性が増すことがわかっており、高温時の無酸素状態において炭素の無酸素奪取力に耐えうる特性を持つなど特殊な性質を保有する。この性質により、ウラン酸化物の還元、レア･アース合金磁石の製造、チタン合金の溶解用ルツボ、保護管・絶縁管および精密鋳造用などに利用される。
イットリウムを含む銅酸化物高温超伝導体は、液体窒素温度（およそ77 K）より高い転移温度を持つ超伝導物質である。これは、イットリウム系超伝導体と呼ばれ、高温超伝導体のひとつである。
イットリウムを含む酸化物はカラーテレビの赤色蛍光体として利用されている。
セリウム
セリウムは、酸化物が研磨剤として使われる。また、ガラス添加剤、製鋼原料、触媒としも使われる。
ガラス研磨剤として鉱物酸化剤が使われており、光学ガラス研磨剤として必要不可欠である。セリウム酸化物は、硬度が高いだけでなく、セリウムやフッ素がガラスと化学反応を起こし、化学機械研磨という研磨法が可能となるため、液晶パネルや水晶・石英などケイ酸系の宝石研磨に利用される。また、電子部品の研磨剤として、他の希土類を抽出除去した高純度酸化セリウムがフォトマスク、ハードディスクなどのガラス基板、多層化集積回路の層間絶縁膜平滑化に用いられている。
酸化セリウムは屈折率が大きく紫外線をよく吸収・遮蔽するため、紫外線吸着剤として使用される。ＵＶカットガラス、日焼け止めなどの化粧品に使われる。
セリウムは、青い蛍光を発することからブラウン管の発光体として利用されてきた。イットリウム－アルミニウム－ガーネット(YAG)にセリウムを添加した黄色蛍光体を青色発光ダイオードの補色とすることで、白色LED灯が初めて商品化された。また、蓄光材料としても用いられる。
酸化セリウムは黄色系顔料の成分として使用される。ガラスに添加して淡い黄色に発色させる着色剤としての用途もある。
セリウムを含むミッシュメタルは、従来からフェロセリウムが発火合金（ライターの石）として広く用いられた。ニッケル・水素蓄電池の負極（水素吸蔵合金）としても利用されている。
溶接用電極棒の交流アーク用に、セリウム入りステンレス鋼が使われている。また、セレンを含む金属間化合物が磁性体として利用されている。フェロセリウムは、鉄鋼添加剤としてステンレス鋼に使われる。強い酸化作用で硫黄や酸素原子による還元作用を抑制する機能を持つ。合金添加剤としては、腐食防止用インヒビターとして、航空機用・高強度アルミニウム合金に添加されるほか、マグネシウム合金にも3～4%添加される。セリウムは、酸化物の酸素貯蔵能が高いことから、自動車排ガス用三元触媒に、助触媒として添加されている。このような性質から、抵抗型気中酸素濃度センサーとして排ガス中の酸素濃度を測定し、エンジンの燃焼効率改善のため空燃比制御にも使用される。
医薬品としては、シュウ酸セリウムが、鎮静・鎮吐作用を持つとして医薬品に使用される。また、抗血液凝固作用があり、血栓防止などに有用とする研究がある。有機セリウム求核試薬やヒ素吸着剤にも利用される。
超伝導物質、強磁性体物質としても注目されている。
セリウムは約90％をチベット自治区で産出され、磁鉄鉱副産物の複雑鉱石から精製される。
ランタン
ランタンは、、セラミックコンデンサや、光学レンズの材料に使われるが、近年、注目を浴びているのは水素吸蔵合金の材料としてである。水素を燃料としてすようする場合、その貯蔵に難点があったが、気体水素貯蔵、ヒートポンプ、高効率電池などの観点から水素吸蔵合金の開発は進められている。ランタンは、マグネシウム基合金やバナジウム基合金などの水素吸蔵合金の添加元素として使用されている。また、高温超伝導体としてランタンを含む銅酸化物セラミックスがある。
