第9族元素

周期表の第9族
水素ヘリウム
リチウムベリリウムボロン炭素窒素酸素フッ素ネオン
ナトリウムマグネシウムアルミニウムシリコンリン硫黄塩素アルゴン
カリウムカルシウムスカンジウムチタンバナジウムクロムマンガン鉄コバルトニッケル銅亜鉛ガリウムゲルマニウム砒素セレン臭素クリプトン
ルビジウムストロンチウムイットリウムジルコニウムニオブモリブデンテクネチウムルテニウムロジウムパラジウム銀カドミウムインジウム錫アンチモンテルルヨウ素キセノン
セシウムバリウムランタンセリウムプラセオジムネオジムプロメチウムサマリウムユーロピウムガドリニウムテルビウムジスプロシウムホルミウムエルビウムツリウムイッテルビウムルテチウムハフニウムタンタルタングステンレニウムオスミウムイリジウム白金金水銀（元素）タリウム鉛ビスマスポロニウムアスタチンラドン
フランシウムラジウムアクチニウムトリウムプロトアクチニウムウランネプツニウムプルトニウムアメリシウムキュリウムバークリウムカリホルニウムアインシュタイニウムフェルミウムメンデレビウムノーベリウムローレンシウムラザホージウムドブニウムシーボーギウムボーリウムハッシウムマイトネリウムダルムシュタットレントゲンコペルニシウムニホニウムフレロビウムモスコビウムリバモリウムテネシンオガネソン
グループ8 ←   →グループ10
IUPACグループ番号9
要素による名前コバルト族
CAS グループ番号
（米国、パターン ABA）
VIIIBの一部
旧IUPAC番号
（ヨーロッパ、パターンAB）
VIIIの一部
↓ 期間
4
画像：コバルト、電解製造、99.9%
コバルト(Co)
27 遷移金属
5
画像: ロジウム、粉末、圧縮、再溶解99.99%
ロジウム(Rh)
45 遷移金属
6
画像: 純粋なイリジウムの破片
イリジウム(Ir)
77 遷移金属
7マイトネリウム（Mt）
109 の未知の化学的性質

伝説

原始元素
合成要素

第9族は、現代のIUPAC番号[1]によれば、周期表のdブロックに属する化学元素のグループ（列）である。第9族の元素には、コバルト（Co）、ロジウム（Rh）、イリジウム（Ir）、マイトネリウム（Mt）が含まれる。[2]これらの元素は遷移金属の中でも最も希少な元素の一つであり、[3] 2025年現在、ロジウムとイリジウムは、重量当たりの価格が金よりも高い唯一の非放射性金属である。[4]

他のグループと同様に、このファミリーのメンバーは、特に最外殻において電子配置のパターンを示し、その結果化学的挙動に傾向が現れますが、ロジウムはそのパターンから外れています。

歴史

「第9族」は、 1990年にIUPACで採用されたこの族の現代の標準指定である。[2]古い族命名システムでは、この族は第8族（鉄、ルテニウム、オスミウム、ハッシウム）および第10族（ニッケル、パラジウム、白金、ダルムスタチウム）と組み合わされ、 CAS（化学情報サービス）の「米国システム」では「VIIIB」族、古いIUPAC（1990年以前）の「ヨーロッパシステム」（およびメンデレーエフの元の表）では「VIII」族と呼ばれていた。

コバルト

コバルト化合物は、ガラス、釉薬、陶磁器に鮮やかな青色を与えるために、何世紀にもわたって使用されてきました。コバルトは、エジプトの彫刻、紀元前3千年紀のペルシャの宝飾品、西暦79年に破壊されたポンペイの遺跡、そして唐王朝（西暦618～907年）と明王朝（西暦1368～1644年）の中国から検出されています。[5]

スウェーデンの化学者ゲオルク・ブラント（1694–1768）は、1735年頃にコバルトを発見したとされ、 コバルトがビスマスなどの従来の金属とは異なる、これまで知られていなかった元素であることを示しました。ブラントはコバルトを新しい「半金属」と呼びました。[6] [7]彼は、ガラスの青色の源がコバルト金属の化合物であることを示しました。それまでガラスの青色は、コバルトと一緒に発見されたビスマスによるものと考えられていました。コバルトは先史時代以降で初めて発見された金属となりました。他の既知の金属（鉄、銅、銀、金、亜鉛、水銀、スズ、鉛、ビスマス）には、発見者の記録が残っていません。

ロジウム

ウィリアム・ハイド・ウォラストン

ロジウムは1803年にウィリアム・ハイド・ウォラストンによって発見されました。[8]彼はパラジウム[9] [10] [11]を発見した直後でした。彼はおそらく南米で採取された粗製の白金鉱石を使用しました。[12]彼の手順では、鉱石を王水で溶解し、水酸化ナトリウム（NaOH）で酸を中和しました。次に、塩化アンモニウム（NH
4Cl）。銅、鉛、パラジウム、ロジウムなどの他の金属のほとんどは亜鉛で沈殿した。希硝酸はパラジウムとロジウム以外の金属を溶解した。パラジウムは王水に溶解したが、ロジウムは溶解しなかった[13]。ロジウムは塩化ナトリウムを加えることでNaとして沈殿した。
3[RhCl
6]· n H
2O . エタノールで洗浄した後、バラ色の沈殿物を亜鉛と反応させ、イオン化合物中のロジウムを置換し、ロジウムを遊離金属として放出した。[14]

イリジウム

白金を研究していた化学者たちは、白金を王水（塩酸と硝酸の混合物）に溶かして可溶性の塩を作った。すると、必ず少量の暗色の不溶性残留物を観察し始めた。[15] 1803年、イギリスの科学者スミスソン・テナント（1761-1815）は、この不溶性残留物を分析し、新たな金属が含まれていると結論付けた。ヴォークランは粉末をアルカリと酸で交互に処理し[16]、揮発性の新たな酸化物を得た。彼はそれがこの新金属の酸化物であると信じ、ギリシャ語のπτηνός ptēnós（翼のある）にちなんでプテンと名付けた[17] 。 [14]テナントは、はるかに大量の残留物を得るという利点を活かして研究を続け、黒い残留物の中に、これまで発見されていなかった2つの元素、イリジウムとオスミウムを特定した[15] 。 [16]彼は暗赤色の結晶（おそらくNa
2[IrCl
6]· n H
2O )を水酸化ナトリウムと塩酸との一連の反応で得た。[14]彼は、得られた塩の多くが強い色をしていたことから、ギリシャ神話の虹の女神でありオリンポスの神々の使者であるイリス（Ἶρις ）にちなんでイリジウムと名付けた。 [a] [18]新元素の発見は、 1804年6月21日の王立協会への手紙に記録された。[15] [19]

マイトネリウム

マイトネリウムは、1982年8月29日にダルムシュタットの重イオン研究所（Gesellschaft für Schwerionenforschung）のピーター・アームブラスターとゴットフリート・ミュンツェンベルク率いるドイツの研究チームによって初めて合成されました。[20]研究チームはビスマス209の標的に鉄58の加速原子核を照射し、同位体マイトネリウム266の原子1個を検出しました。 [21]

209
83バイ+58
26鉄→266
109Mt + n

この研究は3年後、ドゥブナ（当時はソ連）の合同原子核研究所で確認された。[21]

プロパティ

Z要素殻
あたりの電子数		国会議員BP
発見の年		発見者
27コバルト2、8、15、21768 K
1495 °C		3200 K
2927 °C		1735年頃ゲオルク・ブラント
45ロジウム2、8、18、16、12237 K
1964 °C		3968 K
3695 °C		1803WHウォラストン
77イリジウム2、8、18、32、15、22719 K
2446 °C		4403 K
4130 °C		1803S.テナント
109マイトネリウム2、8、18、32、32、15、2 [*]——1982P.アームブラスターと
G.ミュンツェンベルク

[*] 予測通り。

最初の 3 つの元素は、硬い銀白色の金属です。

マイトネリウムの既知の同位体はすべて放射性であり、半減期は短い。実験室では微量しか合成されていない。純粋な形で単離されておらず、その物理的・化学的性質は未だ解明されていない。[要出典]既知の事実に基づくと、マイトネリウムはイリジウムの同族体と考えられている。

生物学的役割

第9族元素のうち、生物学的役割を持つのはコバルトのみです。コバルトは、超微量元素であるコバルトの主要な生物学的貯蔵庫であるビタミンB 12としても知られるコバラミンの主要成分です。[22] [23]反芻動物の胃の中の細菌は、コバルト塩を細菌または古細菌によってのみ生成される化合物であるビタミンB 12に変換します。したがって、土壌中のコバルトが最小限存在することは、放牧動物の健康を著しく改善します。放牧動物はビタミンB 12の他の供給源を持たないため、1日あたり0.20 mg/kgの摂取が推奨されています。[24]

コバラミンをベースとしたタンパク質は、コバルトを保持するためにコリンを使用する。コエンザイムB 12は、反応に関与する反応性の高いC-Co結合を特徴とする。[25]ヒトにおいて、B 12 はメチルとアデノシルの2種類のアルキル リガンドを持つ。MeB 12はメチル（−CH 3）基の転移を促進する。アデノシル型のB 12は、水素原子が2つの隣接する原子間で直接転移する転位を触媒し、同時に2番目の置換基X（置換基を持つ炭素原子、アルコールの酸素原子、またはアミンである場合がある）が交換される。メチルマロニルコエンザイムAムターゼ（MUT）は、 MMl-CoAをSu-CoAに変換する。これは、タンパク質と脂肪からのエネルギー抽出における重要なステップである。[26]

参照

注記

  1. ^ イリジウムは文字通り「虹の」という意味です。

参考文献

  1. ^ Fluck, E. (1988). 「周期表における新しい表記法」(PDF) . Pure Appl. Chem. 60 (3): 431– 436. doi :10.1351/pac198860030431. S2CID  96704008. 2012年3月24日閲覧。
  2. ^ ab Leigh, GJ 『無機化学命名法：1990年の勧告』 Blackwell Science, 1990年. p. 283. ISBN 0-632-02494-1。
  3. ^ 「第9族：遷移金属」Chemistry LibreTexts . 2020年8月15日. 2022年3月24日閲覧。
  4. ^ 「スポット金属価格（米ドル）」日次金属価格. 2025年3月20日. 2025年3月20日閲覧。
  5. ^ コバルト、ブリタニカ百科事典オンライン。
  6. ^ ゲオルク ブラントは、コバルトが新しい金属であることを次の文書で初めて示しました。G. Brandt (1735) "Dissertatio de semimetallis" (半金属に関する論文)、Acta Literaria et Scientiarum Sveciae (スウェーデンの文学と科学のジャーナル)、vol. 4、1 ～ 10 ページ。
    参照: (1) G. Brandt (1746) 「Rön och anmärkningar angäende en synnerlig färg—cobolt」 (異常な色素 - コバルトに関する観察と意見)、Kongliga Svenska vetenskapsakademiensHandlingar (スウェーデン王立科学アカデミー論文集)、vol. 7、119-130ページ。(2) G. Brandt (1748) 「Cobalti nova Specinata et descripta」 (コバルト、調査および説明された新しい元素)、Acta Regiae Societatis Scientiarum Upsaliensis (ウプサラ王立科学協会誌)、第 1 シリーズ、第 1 巻。 3、33〜41ページ。(3) James L. Marshall および Virginia R. Marshall (2003 年春) 「元素の再発見: スウェーデン、リッダヒッタン」。The Hexagon (アルファ カイ シグマ化学友愛会の公式ジャーナル)、vol. 94、いいえ。 1、3～8ページ。
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  11. ^ アッセルマン、メルヴィン (1978). 「パラジウムの元素的性質をめぐるウォラストン/シェネヴィックス論争：化学史における興味深いエピソード」Annals of Science . 35 (6): 551– 579. doi :10.1080/00033797800200431.
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