元素の豆知識元素それぞれの物語

実際の根拠

• 水素(H):宇宙の通常の物質の約4分の3は水素。

• ヘリウム(He):1868年に太陽のスペクトルから先に見つかり、地球で見つかったのはその後。名前はギリシャ語の「太陽」に由来する。

• リチウム(Li):宇宙で観測されるリチウムは、ビッグバン理論の予測の約3分の1しかない。これが未解決の「リチウム問題」。

• ベリリウム(Be):恒星は内部でベリリウムを壊してしまうので、宇宙のベリリウムのほとんどは、宇宙線がより重い原子核を砕いてできたもの。

• ホウ素(B):ベリリウムと同じく、宇宙のホウ素は主に宇宙線破砕から来る。

• 炭素(C):知られているすべての生命の骨格になる元素。ヘリウムの原子核3個が融合して炭素になるには、炭素12に特別なエネルギー準位が1つ必要。

• 窒素(N):地球の大気の約78%は窒素で、生命のタンパク質もDNAも窒素なしではありえない。

• 酸素(O):地殻で質量が最も多い元素で、約46%。宇宙全体では、水素、ヘリウムに次いで3番目に多い。

• ネオン(Ne):ネオンサインの赤は、ネオンの光。

• ナトリウム(Na):ナトリウムは炎の中で明るい黄色に燃える。街灯の黄色い光は、ナトリウムランプのもの。

• マグネシウム(Mg):クロロフィル分子の中心には、マグネシウム原子が1つある。

• アルミニウム(Al):地殻で最も多い金属だが、取り出せるようになったのは19世紀で、一時は金より高かった。

• ケイ素(Si):地殻で2番目に多い元素で、チップと砂の両方の主役。

• リン(P):DNAと、細胞のエネルギー通貨であるATPの骨格はどちらもリンを必要とするが、リンは宇宙では比較的少ない。

• アルゴン(Ar):地球の大気の約0.93%はアルゴンで、大半は岩石中のカリウム40の崩壊から来る。

• カリウム(K):バナナに含まれるカリウム40は、ごくわずかに放射性を持つ。

• カルシウム(Ca):骨、歯、貝殻の主成分。

• クロム(Cr):ルビーの赤は、含まれるわずかなクロムによる。

• 鉄(Fe):鉄の原子核は非常に強く結びついているので、鉄までの恒星の核融合ではもうエネルギーを出せず、そこで中心核が崩壊する。

• ニッケル(Ni):地球の核は、主に鉄とニッケルでできている。

• 銅(Cu):人類が最初に精錬した金属の一つ。

• ガリウム(Ga):融点は約30°Cで、手のひらの上で溶ける。

• ゲルマニウム(Ge):1871年にメンデレーエフがその存在を「エカケイ素」として予言し、15年後に見つかった。

• 臭素(Br):常温で液体の2つの元素の1つ。もう1つは水銀。

• ストロンチウム(Sr):花火の赤は、ストロンチウムによる。

• ジルコニウム(Zr):ジルコンの結晶はとても頑丈で、地球で最も古い鉱物粒は、44億年前のジルコン。

• テクネチウム(Tc):1937年に合成された最初の人工元素で、安定同位体がまったくない。

• 銀(Ag):すべての金属のなかで最もよく電気を通す。

• スズ(Sn):銅とスズの合金が青銅。

• ヨウ素(I):人体は、甲状腺ホルモンを作るのにヨウ素が要る。

• セシウム(Cs):セシウム原子の振動数が、国際単位系の「秒」を定義している。

• バリウム(Ba):主に、低質量星の晩年のゆっくりとした中性子捕獲の過程で作られる。

• ネオジム(Nd):ネオジム・鉄・ホウ素は、今ある最強の永久磁石。

• プロメチウム(Pm):安定同位体をもたない唯一のランタノイド。

• ユウロピウム(Eu):ほぼすべてが急速な中性子捕獲から来ていて、天文学者は中性子星の合体をたどるのに使う。

• タングステン(W):融点が最も高い金属で、約3422°C。

• オスミウム(Os):天然に存在する元素で最も密度が高い。

• イリジウム(Ir):白亜紀末の地層から異常に濃く見つかったイリジウムが、あの小惑星衝突を明らかにした。

• 白金(Pt):自動車の排ガス触媒コンバーターの重要な材料。

• 金(Au):地球の金の大半は、中性子星の合体から来たと考えられる。地球の金の大部分は、とうの昔に核へ沈んだ。

• 水銀(Hg):常温で液体の唯一の金属。

• 鉛(Pb):ウランとトリウムの崩壊系列の終点。

• ビスマス(Bi):かつては最も重い安定元素と考えられていた。2003年に、ごくわずかに放射性を持ち、半減期が宇宙の年齢の10億倍以上と判明した。

• ポロニウム(Po):1898年にキュリー夫妻が発見し、マリー・キュリーの故郷ポーランドにちなんで名づけられた。

• ラジウム(Ra):キュリー夫妻が発見し、かつては化粧品や飲み物に加えられていた。危険性が認識されたのは、その後のこと。

• トリウム(Th):トリウム232の半減期は約140億年で、宇宙の年齢に近い。

• ウラン(U):ウラン238の半減期は約45億年で、地球の年齢に近い。

• プルトニウム(Pu):プルトニウム238の崩壊熱が、ボイジャーのような深宇宙探査機の電力を作る。

• アインスタイニウム(Es):1952年に、最初の水素爆弾実験の残骸から発見された。

• オガネソン(Og):知られている最も重い元素で、原子番号は118。2002年に初めて合成された。

• フッ素(F):フッ素入りの歯みがきは、歯のエナメル質を強くする。

• 硫黄(S):火山の噴気孔の硫黄も、硫化水素の腐った卵のにおいも、元は硫黄。

• 塩素(Cl):第一次世界大戦で毒ガスとして使われた。

• スカンジウム(Sc):メンデレーエフが予言した「エカホウ素」で、1879年に発見された。

• チタン(Ti):強くて軽く、腐食しにくいので、人工関節や航空機の機体によく使われる。

• バナジウム(V):一部のホヤの血球は、バナジウムを海水の数百万倍の濃度に濃縮する。

• マンガン(Mn):光合成で水を分解する部位の中心は、マンガンとカルシウムの原子の集まり。

• コバルト(Co):ビタミンB12の中心には、コバルト原子が1つある。

• 亜鉛(Zn):人体の約300の酵素が亜鉛を必要とする。

• ヒ素(As):化学的にリンに似ている。2010年、リンの代わりにヒ素を使う細菌を見つけたと主張する論文が出たが、のちに否定された。

• セレン(Se):名前はギリシャ語の「月」に由来し、「地球」にちなむテルルと対になる。

• クリプトン(Kr):1960年から1983年まで、1メートルはクリプトン86のスペクトル線の波長の1,650,763.73倍と定義されていた。

• ルビジウム(Rb):ルビジウム原子時計はセシウム時計より小さく、航法衛星に積まれている。

• イットリウム(Y):イットリウム・バリウム・銅酸化物は、液体窒素の温度より高い温度で超伝導になる初めての物質だった。

• ニオブ(Nb):大型ハドロン衝突型加速器の超伝導磁石には、ニオブ・チタン合金が使われている。

• モリブデン(Mo):窒素固定酵素の中心にはモリブデンがあり、これがないと生き物は空気中の窒素を栄養に変えられない。

• パラジウム(Pd):自分の体積の900倍の水素ガスを吸収できる。

• カドミウム(Cd):ニッケルカドミウム電池のカドミウムは有毒で、日本の「イタイイタイ病」はカドミウム汚染が原因だった。

• インジウム(In):インジウムスズ酸化物は透明で電気を通し、タッチスクリーンの重要な材料。

• アンチモン(Sb):古代エジプト人は、アンチモンを含む鉱物の粉でアイラインを引いていた。

• キセノン(Xe):1962年にバートレットが初の希ガス化合物を合成し、それにはキセノンが使われた。

• ランタン(La):最初のランタノイドで、カメラレンズの高屈折率ガラスによく使われる。

• セリウム(Ce):ライターの火打ち石の主成分は、セリウムと鉄の合金。

• ガドリニウム(Gd):MRI検査で使う造影剤にはガドリニウムが入っている。

• ホルミウム(Ho):天然に存在する元素のなかで、磁気モーメントが最大。

• エルビウム(Er):エルビウム添加ファイバー増幅器のおかげで、光信号は海を渡れる。

• イッテルビウム(Yb):イッテルビウム光格子時計は、今ある時計のなかで最も正確なものの一つ。

• ハフニウム(Hf):化学的にジルコニウムと極めてよく似ていて、分離されたのは1923年。

• タンタル(Ta):腐食に強く、タンタルコンデンサーのおかげで、スマホの回路をとても小さく作れる。

• レニウム(Re):1925年に発見された、最後に見つかった安定元素。

• タリウム(Tl):猛毒で、かつては「毒殺者の毒」と呼ばれた。

• ラドン(Rn):無色無臭の放射性ガスで、喫煙に次ぐ肺がんの原因の第2位。

• アスタチン(At):地殻にはいつでも1グラムに満たない量しかないかもしれず、自然界で最も稀な元素。

• フランシウム(Fr):地殻には、いつでも数十グラムほどしかないかもしれない。

• アクチニウム(Ac):強い放射能のため、暗闇でかすかに青く光る。

• プロトアクチニウム(Pa):プロトアクチニウム231の半減期は約33,000年で、海底堆積物の年代測定に使われる。

• ネプツニウム(Np):1940年に合成された最初の超ウラン元素。ウランが天王星にちなむのと同じく、海王星にちなんで名づけられた。

• アメリシウム(Am):家庭用の煙感知器には、微量のアメリシウム241が入っている。

• キュリウム(Cm):キュリー夫妻にちなんで名づけられた。火星探査車は、そのアルファ粒子で岩石の組成を分析する。

• バークリウム(Bk):発見されたバークレーにちなんで名づけられた。

• カリホルニウム(Cf):カリホルニウム252は自発核分裂して中性子を出し、原子炉の起動に使われる。

• フェルミウム(Fm):フェルミにちなんで名づけられ、アインスタイニウムと同じく水素爆弾実験の残骸から見つかった。

• メンデレビウム(Md):メンデレーエフにちなんで名づけられた。

• ノーベリウム(No):ノーベルにちなんで名づけられた。

• ローレンシウム(Lr):サイクロトロンの発明者ローレンスにちなんで名づけられた。

• ラザホージウム(Rf):ラザフォードにちなんで名づけられた。

• シーボーギウム(Sg):化学者シーボーグにちなんで名づけられた。命名のとき、本人はまだ存命だった。

• ハッシウム(Hs):ドイツのヘッセン州にちなんで名づけられた。

• マイトネリウム(Mt):核分裂の発見者の一人、リーゼ・マイトナーにちなんで名づけられた。

• コペルニシウム(Cn):コペルニクスにちなんで名づけられた。

• ニホニウム(Nh):日本の理化学研究所で合成された、アジアで初めて発見された元素。

• フレロビウム(Fl):ロシアのフレロフ核反応研究所にちなんで名づけられた。

• テネシン(Ts):2010年に初めて合成され、米国のテネシー州にちなんで名づけられた。

関連する研究

これらの研究はこのトピックに関連しますが、このページの直接の証拠ではありません。

• αβγ論文：アルファーとガモフはビッグバンで軽い元素ができる過程を計算し、ベーテの名前が加えられて「αβγ」になった。

  出典：Alpher, Bethe & Gamow, Physical Review 1948, "The origin of chemical elements"

• 原子核：アルファ粒子が金箔から時おり跳ね返ってくるのを見て、ラザフォードは、原子の質量がごく小さな核に集中していると結論した。

  出典：Rutherford, Philosophical Magazine 1911, "The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom"

• B²FH:恒星が周期表の元素をどう作り出すかを、段階を追って説明した100ページの論文。私たちはみな星屑だという考えは、ここから始まる。

  出典：Burbidge, Burbidge, Fowler & Hoyle, Reviews of Modern Physics 1957, "Synthesis of the elements in stars"

• ホイルの予言：星が十分な炭素をつくるには、炭素12に特別なエネルギー準位がなければならないとホイルは予言し、のちに実験で確認された。

  出典：Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement 1954, "On nuclear reactions occurring in very hot stars. I. The synthesis of elements from carbon to nickel"

• 金の由来：中性子星の合体が放出する物質には、重元素が大量に含まれる。あなたの指輪の金は、おそらくそんな衝突から来たものだ。

  出典：Kasen et al., Nature 2017, "Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational-wave event"