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                         金属の物理的性質      




金属名 記号 融点



沸点



熱容量



J/g/K
熱伝導



W/m/k
線膨張


X10-6/K
密度
(比重)


g/cm3
原子量 


g/mol
比抵抗


×10-6

Ω・cm
融解熱



J/g
モース硬さ 音速
(常温)


m/s
磁化率
×10-6


cm3/g
超伝導
転移


ヤン
グ率 

×109
N/m2
結晶
構造
金属結
合半径


  備考
83 ビスマス
Bismuth
Bi  271.3 1560. 0.122   9.15 16.2  9.75 209.0 107.  52.6 2.5 - -1.34 - 31.7 三方晶
1.56 これ以上の原子番号は全て
不安定(放射性元素)Bi 10^18y
82
Lead
Pb  327.5 1740. 0.128  35.2 29.0 11.35 207.2  20.6  23.0 1.5  1260 -0.111 7.20 14 立方最
密構造
1.75 有毒。生体半減期10年
81 タリウム
Thallium
Tl  303.5 1457. 0.129  46.1 29.4 11.85 204.38  18.0  21.1 -    818 -0.25 2.38 - 方最
構造
1.70 猛毒(神経毒性)
80 水銀
Mercury
Hg -38.842  356.68 0.140  8.34 - 13.5 200.6  98.4  11.6 -  1407 -0.0167 4.15 - - 1.50 有毒
79
Gold
Au  1064.4 2800. 0.128  315 14.2 19.32 197.0   2.35  64.5 2.5〜3  1740 -0.142 - 80 立方最
密構造
1.44 -
78 白金
Platinum
Pt 1770 3800. 0.134  71.4  8.99 21.45 195.1  10.6 111. 4.3  2680 0.983 - 152 立方最
密構造
1.39 -
77 イりジウム
Iridium
Ir 2410 4100. - -  6.58 22.42 192.2   5.3 - 6.5 4825 0.133 0.113 529 立方最
密構造
1.36 -
76 オスミウム
Osmium 
Os 3045 5027. 0.131  87.6 - 22.57 190.2   9.5 - 7.5  4940 0.052 0.66 - 方最
構造
1.34 白金属の中では最も酸化しやすい
75 レニウム
Rhenium
Re 3180 5700. 0.137  47.9 - 21.02 186.2  19.3 205. 8.0  4700 0.36 1.7 460 方最
構造
1.37 -
74 タングステン
Tungsten
W 3400 5700. 0.133  178  4.5 19.3 183.9   5.65 193. -  5174 0.32 0.0154 345 体心立
方構造
1.37 極めて強靱
金属材料中最高の融点
73 タンタル
Tantalum
Ta 2990 5400. 0.140  57.5  6.6 16.65 180.9  12.5 174. 6.5  3400 0.827 4.47 186 体心立
方構造
1.43 -
72 ハフニウム
hafnium
Hf 2230 4600. 0.143  23.0 - 13.31 178.5  35.1 135. 5.5  3010 0.42 0.13 - 方最
構造
1.56 -
71

57
ランタノイド系

省略
56 バリウム
Barium
Ba  725 1640. 0.192  18.4 -  3.5 137.3 -  55.8 1.25  1620 0.15 - - 体心立
方構造
2.17 アルカリ土類金属
55 セシウム
Cesium
Cs   28.4  678.4 0.242  35.9 97.  1.87 132.9  20.  15.7 0.2 - 0.226 - - 体心立
方構造
2.66 アルカリ金属で最大の反応性
54

51
非金属又は半金属(半導体)なので、省略











金属名 記号 融点
 
 
 

沸点
 
 
 

熱容量
 
 
 
J/g/K
熱伝導



W/m/k

線膨張 率

X10-6
/K

密度
(比重)


g/cm3
原子量 
 
 
g/mol

比抵抗
 
 
×10-6

Ω・cm

融解熱
 
 
 
J/g

モース硬さ 音速
(常温)
 
 
m/s
磁化率
 
 
×10-6
cm3/g

超伝導
転移
 
 

ヤング率
 
×109
N/m2

結晶
構造
金属結
合半径
 
 

  備考
50 スズ
Tin
Sn  231.97 2270. 0.222  66.6 異方性 α5.80
β7.28
118.7  11.0   59.6  1.5  2500 -0.25 3.72 41.4 βは正
方晶
- -
49 インジウム
Indium
In  156.6 2080. 0.233  81.7 56.  7.31 114.8   8.37   28.7  1.2  1215 -0.11 3.41 10.8 正方晶 1.63 -
48 カドミウム
Cadmium
Cd  320.9  765. 0.233  96.8 異方性  8.65 112.4   6.83   54.4  2.  2310 -0.175 0.517 55.2 方最
構造
1.49 猛毒
47
Silver
Ag  961.93 2210. 0.236 427. 19.3 10.50 107.9   1.59  105.  2.5  2600 -0.192 - 76 立方最
密構造
1.44 -
46 パラジウム
Palladium
Pd 1550. 3100. 0.243  75.5 10.6 12.02 106.4  10.8  157.  4.8  3070 5.15 - 110 立方最
密構造
1.38 白金属
水素吸蔵性大
45 ロジウム
Rhodium
Rh 1970. 3700. 0.243 150.  9.6 12.41 102.9   4.51  209.  6.  4700 1.08 - 359 立方最
密構造
1.35 白金属
44 ルテニウム
Ruthenium
Ru 2310. 3900. 0.238 117. 6.75 12.41 101.1   7.6  237.  6.5  5970 0.427 0.49 414 方最
構造
1.33 白金属の中でも希少
43 テクネチウム
Technetium
Tc 2157. 4265. 0.21  50.6 - 11.5  98.   6.7  245. - - 2.7 - - 方最
構造
1.35 全て不安定(放射性) 99mTcは医療診断に多用
42 モリブデン
Molybdenum
Mo 2620. 4660. 0.248 138.  5.1 10.22  95.94   5.2  288.  5.5 - 0.93 0.92 324 体心立
方構造
1.36 -
41 ニオブ
Niobium
Nb 2470. 4700. 0.268  53.7 -  8.56  92.91  12.5  289.  6.  3480 2.20 9.25 103 体心立
方構造
1.43 -
40 ジルコニウム
Zirconium
Zr 1850. 4400. 0.285  22.7  5.83 6.51  91.22 40.0   54.8  5.  3800 1.34 0.61 - 方最
構造
1.59 -
39 イットリウム
Yttrium
Y 1520. 3300. 0.3  17.2 -  4.47  88.91  60.2  128. -  3300 - - - 方最
構造
1.78 -
38 ストロンチウム
Strontium
Sr  769. 1380. 0.288 - -  2.54  87.62  23.0  105.  1.5 - 1.05 - - 立方最
密構造
2.15 アルカリ土類金属
37 ルビジウム
Rubidium
Rb   38.89  688. 0.362  58.2 -  1.53  85.47  12.5   25.7  0.3  1300 0.228 - - 体心立
方構造
2.47 アルカリ金属
36

32
非金属又は半金属(半導体)なので省略


  






金属名 記号 融点


沸点


熱容量


J/g/K
熱伝導


W/m/k
線膨張

X10-6
/K
密度
(比重)

g/cm3
原子量 


g/mol
比抵抗

×10-6

Ω・cm
融解熱


J/g
モース硬さ 音速
(常温)

m/s
磁化率

×10-6
cm3/g
超伝導
転移

ヤング

×109
N/m2
結晶
構造
金属結
合半径

備考
31 ガリウム
Gallium
Ga   29.78 2400. 0.374  40.6 53.  5.91  69.72  17.4   80.2   1.5  2740 -0.31 1.083 - 斜方晶
1.22 化合物半導体の原料として有名
30 亜鉛
Zinc
Zn  419.6  907. 0.388 121. 53.  7.13  65.39   5.92  101.   2.5  3700 -0.174 0.85 96.5 方最
構造
1.33 鉄の防錆メッキなどに多用
29
Copper
Cu 1083.4 2570. 0.386 398. 16.2  8.96  63.55   1.67  209.   3.0  3570 -0.0860 - 110 立方最
密構造
1.28 電線が最大の用途
28 ニッケル
Nickel
Ni 1450. 2730. 0.441  90.5 平行53
垂直15
 8.9  58.69   6.84  300.  3.8  4970 55.1
G・cm3/g
- 207 立方最
密構造
1.25 強磁性体
ステンレス合金材料
27 コバルト
Cobalt
Co 1490. 2870. 0.423  99.2 12.6  8.9  58.93   6.24  272.  5.6  4720 162
G・cm3/g
- 211 方最
構造
1.25 強磁性体
合金材料として多用
26
Iron
Fe 1540. 2750. 0.449  80.3 13.8  7.87  55.85   9.71  270.  4.5  4910 218
G・cm3/g
- 200 体心立
方構造
1.24 強磁性体
最も多く使われる金属材料
25 マンガン
Manganese
Mn 1240. 1960. 0.479   7.82 21.6  7.44  54.94 185.  266.  6.0  5150 9.20 - 159 立方晶
1.12 乾電池の陽極材料として有名
24 クロム
Chromium
Cr 1860. 2670. 0.448  90.3 8.4  7.19  52.00  12.9  281.  8.5  5940 3.50 - 248 体心立
方構造
1.25 ステンレス綱の原料
メッキ用など
23 バナジウム
Vanadium
V 1890. 3400. 0.489  30.7 -  6.11  50.94  25.  344.  7.0  4560 4.5 5.40 126 体心立
方構造
1.31 合金材料
22 チタン
Titanium
Ti 1660. 3300. 0.522  21.9 -  4.50  47.88  42.0  389.  4.0  4140 3.19 0.40 116 方最
構造
1.45 軽く強い構造材料,耐蝕材料
21 スカンジウム
Scandium
Sc 1540. 2830. 0.568  15.8 -  2.99  44.96  61.0  314. - - 6.59 - - 方,
立方
1.63 反応性が高く、高価なので用途少
20 カルシウム
Calcium
Ca  839. 1480. 0.656 201. -  1.55  40.08   3.91  230.  1.75  3810 1.1 - 23.4 立方最
密構造
1.97 アルカリ土類金属
19 カリウム
Potassiuum
K   63.65  774. 0.760 102. 83.  0.862  39.10   6.15   61.4  0.4  2000 0.532 - - 体心立
方構造
2.31 アルカリ金属。必ず放射性同位元素を含む
18

14
非金属又は半金
属(半導体)なの
で、省略







金属名 記号 融点


沸点


熱容量


J/g/K
熱伝導


W/m/k
線膨張

X10-6
/K
密度
(比重)

g/cm3
原子量 


g/mol
比抵抗

×10-6

Ω・cm
融解熱


J/g
モース硬さ 音速
(常温)

m/s
磁化率

×10-6
cm3/g
超伝導
転移

ヤング

×109
N/m2
結晶
構造
金属結
合半径

  備考
13 アルミニウム
Aluminium
Al  660.4 2470. 0.901 237. 23.7  2.70 26.98   2.655  397.  2.75  5100 0.61 1.75 68.3 立方最
密構造
1.43 軽く加工性がよいので多用。酸化皮膜により耐蝕性も良
12 マグネシウム
Magnesium
Mg  648.8 1090. 1.016 156. 27.1  1.74 24.31   4.45  378.  2.6  4602 0.26 - 64.5 方最
構造
1.60 合金材料
11 ナトリウム
Sodium
Na   97.81  882.9 1.227 132. 71.  0.971 22.99   4.2  114.  0.5  3200 0.664 - - 体心立
方構造
1.86 生体に重要な電解質。反応性高く単体は用途少
10

 5
非金属又は半金
属(半導体)なの
で、省略
 4 ベリリウム
Berylium
Be 1280. 2970. 1.664 200. 15  1.85 9.012   4.0 1354.  6. 13000 -1.0 0.023 276 方最
構造
1.11 猛毒(肺疾患,発癌性)
 3 リチウム
Lithium
Li  180.5 1350. 3.472  76.8 0.56  0.534 6.941   8.55   432.  0.6  6000 4.9 - - 体心立
方構造
1.52 合金材料,還元材,電池用など。最も軽い単体金属


データは主に理化学辞典,Wikipedia より引用。資料により数値が多少異なる。項目にもよるが、おそらく有効数字は2桁程度ではないか? 特に希少金属のデータは精度が低そうである。


 合金その他材料に関する機械的物性データ

材料名 組成 熱処理 密度 ヤング
ずれ
弾性率
降伏
強さ
引張
強さ
伸び
( )内はJIS記号 質量%(代表値)    g/cm^3    GPa   GPa   MPa   MPa   
工業用鈍鉄 99.96 Fe 焼なまし 7.9 205 81 98 196 60
一般構造用圧延鋼材(SS400) Fe-0.1 C 焼なまし 7.9 206 79 240 450 21
機械構造用中炭素鋼(S45C) Fe-0.45 C-0.25 Si-0.8 Mn 焼入れ,焼戻し 7.8 205 82 727 828 22
高張力鋼(HT80) Fe-0.12 C-0.8 Mn-1.0 Ni-0.5 Cr-0.4 Mo 焼入れ,焼戻し 203 73 834 865 26
クロムモリブデン鋼(SCM440) Fe-0.4 C-0.7 Mn-1.0 Cr-0.25 Mo 焼入れ,焼戻し 7.8 833 980 12
ニッケルクロムモリブデン鋼(SNCM439) Fe-0.40 C-0.30 Si-0.70 Mn-1.85 Ni-0.80 Cr-0.25 Mo 焼入れ,焼戻し 7.8 204 1471 1765 8
熱間金型用工具鋼(SKD6) Fe-0.37 C-1.0 Si-5.0 Cr-1.25 Mo-0.4 V 焼入れ,焼戻し 7.8 206 82 1550
ばね鋼(SUP7) Fe-0.6 C-2.0 Si-0.85 Mn 焼入れ,焼戻し 1080 1230 9
低温圧力容器用9%Ni鋼(SL9N590) Fe-0.05 C-0.3 Si-0.9 Mn-9.0 Ni 焼入れ,焼戻し 193 74 588 760 23
マルエージング鋼(350級) Fe-17.5 Ni-12.5 Co-3.75 Mo-1.8 Ti-0.15 Al 焼なまし,時効 8 186 71 2403 10
析出硬化型ステンレス鋼(SUS631) Fe-0.06 C-0.4 Si-0.6 Mn-7.0 Ni-17.0 Cr-1.2 Al 焼戻し,時効 7.8 204 1029 1225 4
マルテンサイト系ステンレス鋼(SUS410) Fe-0.15>C-1.0>Si-1.0>Mn-12.5 Cr 焼入れ,焼戻し 7.8 200 345 540 25
フェライト系ステンレス鋼(SUS430) Fe-0.12>C-0.75>Si-1.0>Mn-17 Cr 焼なまし 7.8 200 205 450 22
オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304) Fe-0.08>C-1.0>Si-2.0>Mn-9 Ni-19 Cr 固溶化処理 8 197 74 205 520 40
インコロイ800(NCF800) Fe-32.5 Ni-21 Cr-0.4 Al-0.4 Ti 焼なまし 8.02 196 73 205 520 30
ねずみ鋳鉄 Fe-3.3 C-2 Si-0.5 Mn 鋳造のまま 7.2 200 35 450 2
球状黒鉛鋳鉄(FCD370) Fe-2.5 C-2 Si 鋳造のまま 7.1 161 78 230 370 17
オーステンパ球状黒鉛鋳鉄(FCD900A) Fe-3.5 C-3 Si-0.2 Mn オーステンパ 600 900 8
黒心可鍛鋳鉄(FCMB360) Fe-2.5 C-1 Si-0.4 Mn 焼ならし 7.4 172 86 215 360 14
ニッケル 99.99Ni 焼なまし 8.9 204 81 58 335 28
インコネル600(NCF600) 72 Ni-15.5 Cr-8 Fe 焼なまし 8.4 214 76 245 550 30
ハステロイX Ni-22 Cr-9 Mo-0.6 W-18.5 Fe-1.5 Co-0.6 W 焼なまし 8.2 197 75 384 775 43
モネルメタル Ni-30 Cu-4 Si-2 Fe-1.0 Mn 焼なまし 8.8 179 66 515 775 10
ニクロム(GNC108) 80 Ni-20 Cr 製造のまま 8.4 214 690〜930 20
無酸素銅(C1020) Cu>99.96 完全焼なまし 8.9 117 195 35
7/3黄銅(C2600) 70 Cu-30 Zn 完全焼なまし 8.5 110 41 280 50
6/4黄銅(C2801) 60 Cu-40 Zn 完全焼なまし 8.4 103 38 330 40
ネーバル黄銅(C4640P) Cu-40 Zn-0.8 Sn 製造のまま 8.4 103 375 25
りん青銅(C5212P) Cu-8 Sn-0.2 P 完全硬化 8.8 110 43 600 12
洋白(C7521P) 65 Cu-18 Ni-Zn(残) 完全硬化 8.7 120 47 540 3
ベリリウム銅(C1720) Cu-1.9 Be-0.2 Ni 完全硬化 8.2 130 900
黄銅鋳物(YBsC2) 68 Cu-2 Pb-Zn(残) 8.5 78 195 20
青銅鋳物(BC2C) Cu-8 Sn-4 Zn 8.7 96 275 15
りん青銅鋳物(PBC2C) Cu-11 Sn-0.3 P 8.8 165 295 10
マンガニン(CMW) 84 Cu-12 Mn-4 Ni 8.2 123 46 340〜590 10
工業用アルミニウム(A1085P) Al>99.85 焼なまし 2.7 69 27 15 55 30
耐食アルミニウム(A5083P) Al-4.5 Mg-0.5 Mn 焼なまし 2.7 72 195 345 16
ジュラルミン(A2017P) Al-4 Cu-0.6 Mg-0.5 Si-0.6 Mn 常温時効(T4) 2.8 69 195 355 15
超ジュラルミン(A2024P) Al-4.5 Cu-1.5 Mg-0.6 Mn 常温時効(T4) 2.8 74 29 323 430 15
超々ジュラルミン(A7075P) Al-5.6 Zn-2.5 Mg-1.6 Cu 焼入れ,焼戻し(T6) 2.8 72 28 505 573 11
シルミン(AC3A) Al-12 Si 鋳造のまま 2.7 71 140 2
マグネシウム合金(板)(MP5) Mg-3.5 Zn-0.6 Zr 製造のまま 1.8 40 17 160 250 6
マグネシウム合金(棒)(MB1) Mg-3 Al-1 Zn 製造のまま 1.8 40 17 140 230 6
マグネシウム合金鋳物(MC1) Mg-6 Al-3 Zn-0.3 Mn 常温時効(T4) 1.8 45 16 70 240 7
工業用純チタン(C.P.Ti) H<0.013-O<0.20-N<0.05-Fe<0.20 焼なまし 4.6 106 45 170 320 27
チタン6Al-4V合金(60種) Ti-6 Al-4 V 焼なまし 4.4 106 41 920 980 14
チタン5-2.5合金 Ti-5 Al-2.5 Sn 焼なまし 118 48 800 860 16
亜鉛ダイカスト用合金(ZDC1) Zn-4.0 Al-1.0 Cu-0.04 Mg 6.6 89 325 7

    物質    ヤング率   ずれ弾性率    ポアソン比  体積弾性率 圧縮率
  Pa Pa   Pa 1/Pa
亜鉛 10.84×10^10 4.34×10^10 0.249 7.20×10^10 1.4×10^-11
アルミニウム 7.03×10^10 2.61×10^10 0.345 7.55×10^10 1.33×10^-11
インバール 14.40×10^10 5.72×10^10 0.259 9.94×10^10 1.0×10^-11
カドミウム 4.99×10^10 1.92×10^10 0.3 4.16×10^10 2.4×10^-11
ガラス(クラウン) 7.13×10^10 2.92×10^10 0.22 4.12×10^10 2.4×10^-11
ガラス(フリント) 8.01×10^10 3.15×10^10 0.27 5.76×10^10 1.7×10^-11
7.80×10^10 2.70×10^10 0.44 21.70×10^10 0.461×10^-11
8.27×10^10 3.03×10^10 0.367 10.36×10^10 0.97×10^-11
ゴム(弾性ゴム) 1.5〜5.0×10^-4 5〜15×10^-5 0.46〜0.49 - -
コンスタンタン 16.24×10^10 6.12×10^10 0.327 15.64×10^10 0.64×10^-11
黄銅(真鍮) 10.06×10^10 3.73×10^10 0.35 11.18×10^10 0.89×10^-11
スズ 4.99×10^10 1.84×10^10 0.357 5.82×10^10 1.72×10^-11
青銅(鋳) 8.08×10^10 3.43×10^10 0.358 9.52×10^10 1.05×10^-11
石英(溶融) 7.31×10^10 3.12×10^10 0.17 3.69×10^10 2.7×10^-11
ジュラルミン 7.15×10^10 2.67×10^10 0.335 - -
タングステンカーバイド 53.44×10^10 21.90×10^10 0.22 31.90×10^10 0.31×10^-11
チタン 11.57×10^10 4.38×10^10 0.321 10.77×10^10 0.93×10^-11
鉄(軟) 21.14×10^10 8.16×10^10 0.293 16.98×10^10 0.59×10^-11
鉄(鋳) 15.23×10^10 6.00×10^10 0.27 10.95×10^10 0.91×10^-11
鉄(鋼) 20.1〜21.6×10^10 7.8〜8.4×10^10 0.28〜0.30 16.5〜17.0×10^10 0.61〜0.59×10^-11
12.98×10^10 4.83×10^10 0.343 13.78×10^10 0.72×10^-11
ナイロン-6,6 0.12〜0.29×10^10 - - - -
1.61×10^10 0.559×10^10 0.44 4.58×10^10 2.2×10^-11
ニッケル(軟) 19.95×10^10 7.60×10^10 0.312 17.73×10^10 0.564×10^-11
ニッケル(硬) 21.92×10^10 8.39×10^10 0.306 18.76×10^10 0.533×10^-11
白金 16.80×10^10 6.10×10^10 0.377 22.80×10^10 0.44×10^-11
パラジウム(鋳) 11.3×10^10 5.11×10^10 0.393 17.6×10^10 0.57×10^-11
ビスマス 3.19×10^10 1.20×10^10 0.33 3.13×10^10 3.2×10^-11
ポリエチレン 0.04〜0.13×10^10 0.026×10^10 0.458 - -
ポリスチレン 0.27〜0.42×10^10 0.143×10^10 0.34 0.400×10^10 25.0×10^-11
マンガニン 12.4×10^10 4.65×10^10 0.329 12.1×10^10 0.83×10^-11
木材(チーク) 1.3×10^10 - - - -
洋銀 13.25×10^10 4.97×10^10 0.333 13.20×10^10 0.76×10^-11
リン青銅 12.0×10^10 4.36×10^10 0.38 - -



ハロゲンランプの主要金属材料であるタングステン,モリブデンの詳細データ

タングステン  項目  モリブデン 
74  原子番号  42
183.92  原子量  95.95 
体心立方晶  結晶系  体心立方晶 
3410±10 ℃  融点  2620±10 ℃ 
約5900 ℃  沸点  約4800 ℃ 
255 J/g  融解熱  209 J/g 
19.2 g/cm^3  密度  10.2 g/cm^3 
0.14 J/(g・K)  比熱(20〜100℃) 0.24 J/(g・K) 
0℃ 166 W/(m・K)  熱伝導度 0℃ 134 W/(m・K) 
20℃ 130 W/(m・K)  20℃ 155 W/(m・K) 
1000℃ 113 W/(m・K)  1000℃ 105 W/(m・K) 
1600℃ 105 W/(m・K)  1600℃ 67 W/(m・K) 
27℃    0.00000444/℃ 線膨張係数 27℃ 0.0000051/℃
1027℃ 0.00000519/℃ 1027℃ 0.0000055/℃
2027℃ 0.00000726/℃ 2027℃ 0.0000072/℃
2200℃ 5.33 μPa 蒸気圧 1500℃ 0.853 μPa
2500℃ 667 μPa 1800℃ 54.7 μPa
3000℃ 0.533 Pa 2000℃ 5.47 mPa
- 2500℃ 13.3 Pa
1027℃ 0.0218 μg/(u・s) 蒸発速度  1427℃ 0.11 μg/(u・s)
2327℃ 4.28 mg/(u・s) 1727℃ 5.3 μg/(u・s)
2727℃ 10.6 mg/(u・s) 2127℃ 18 μg/(u・s)
3000℃ 206 mg/(u・s) 2527℃ 1.04 g/(u・s)
27℃ 56.5 nΩ・m  電気比抵抗  0℃ 51.7 nΩ・m 
327℃ 130.7 nΩ・m  27℃ 57.8 nΩ・m 
927℃ 302.9 nΩ・m  1127℃ 352 nΩ・m 
1827℃ 590.7 nΩ・m  1527℃ 472 nΩ・m 
2727℃ 904.0 nΩ・m  2327℃ 718 nΩ・m 
3227℃ 1085.0 nΩ・m  - 
0.0051/℃(0〜170 ℃) 電気比抵抗の温度係数 0.0050/℃(0〜170 ℃)
0.729 aJ (4.55 eV) 仕事函数  0.673 aJ(4.20 eV)
407 kN/mu  ヤング率  330 kN/mu 
166 kN/mu  剛性率  138 kN/mu 
0.17 ポアソン比 0.324(27 ℃)


                                                                                                   



     雑談 memo.

安定核種と不安定核種

鉛よりも原子番号の高い元素は全て不安定(放射性)であり、安定元素は存在しない。ビスマスも放射性元素であるが、半減期が約10^18年と極めて長いので、実質的には安定元素として取り扱える。

鉛よりも原子番号の若い元素でも43番元素のTc(Technetium)と61番元素のPm(Promethium)は安定な核が無い。これらは自然界には存在せず、ウランなどの核分裂で生成する。これらは医療用,工業用として多用されている。→Tcは骨や腎シンチグラムなどとしてガンなどの診断に、またPmは夜光塗料や放電灯の起動補助など。

もちろん鉛よりも若い原子番号でも、放射性同位元素は必ず存在する。代表例はカリウム40,炭素14など。


* 融点と沸点について

融点とは固相(固体→結晶状態)から液相(液体→分子が自由運動状態)に変わる温度である。(常圧において)

沸点とは液体の蒸気圧が1気圧に達する温度である。蒸気圧はどのような低温でも必ず存在する。しかしその蒸気圧は低温では一般に低いので、液体の中から出てくることはできず、表面からのみ蒸発している。液体はもちろん固体でも蒸気圧はあり、わずかではあるが表面から蒸発している。

しかし温度が上昇していくと蒸気圧もどんどん上昇し、ついには1気圧に達すると蒸発は表面のみに制限されず、液体内部からも気泡を作り外部に出て行く。これが沸騰である。

金属の場合、融点と沸点の温度差は十分に大きいので温度により固体→液体→気体と変化していくのが見える。

しかし融点と沸点の差が小さい物質というのもあり、これは融点付近の蒸気圧がかなり高い事を意味する。このような物質は温度を上げていくと固体から液体に変化する前にどんどん蒸発して気体になってしまい、殆ど液相を見る機会が無い。代表例としてはヨウ素などがある。

逆にガリウムなどは上表からも分かるように融点が約30℃なのに沸点が2400℃と高い。これは融点付近では蒸発しにくいことを意味し、液相の範囲が広い。

水銀はおなじように常温で液体の金属であるが沸点が357℃と比較的低く、常温付近でも蒸発が無視できないことを意味し、少し加熱すると激しく蒸発するようになる。この性質を利用して昔は各種金属の精錬やメッキに利用した。例えば金メッキは水銀に金を溶かしたものを塗り付け、その後それを加熱して水銀を蒸発させると金が残り金メッキが完成する。しかしこの方法は水銀蒸気が有毒なので注意が必要。


熱容量について

熱容量の単位は
実用的な[J/g/K]を採用した。これはその物質1[g]を1[℃]上昇させるのに必要な熱エネルギー[J]がいくらであるかを表す。この値は厳密には温度により一定ではないが、多少の誤差を見込んでこの代表数値を使って熱計算すれば殆どの場合は問題ない。

質量がM[g]で熱容量がCp[J/g/K]の物体の温度をT[K]だけ上昇させるのに必要なエネルギーP[J]は

  P=Cp・M・T [J]

         →簡単な熱計算



比抵抗について

抵抗率とも言う。単位は[Ω・cm]。この単位を見ると意味が分からないが、これはもともとは[Ω・cm2/cm]の事である。つまりその物体の断面積が1[cm2]で長さが1[cm]だったときに電気抵抗が何Ωであるか、を示す。

比抵抗の値をρ[Ω・cm]とすれば、断面積S[cm2]、長さL[cm]の線材の電気抵抗値R[Ω]は

  R=ρ・L/S [Ω]

         →初歩電気講座



熱伝導率について

熱の伝わりやすさの度合い。単位は[W/m/k]。これも元々の形は[W・m/m2/k]であり、その物体の断面積が1[m2]で長さが1[m]だったときに、1[K]の温度差で何ワットの熱エネルギーが移動するかを示す。

ある棒状物体の断面積がS[m2]、長さがL[m]のとき、その物体の両端にt[K]の温度差があったとすれば、その物体を移動する熱エネルギーP[w]は下記となる。ただし物体の熱伝導率の値はλ[W/m/K]とする。

  P=λ・S・t/L  [w]      


追記2011/12月:福島原発事故関連で出てくる単位の解説

ベクレル→毎秒の壊変数(崩壊数)

つまり放射線を出す毎秒の回数。旧単位はキュリー。1キュリーは3.7×10^10ベクレル。つまり37,000,000,000ベクレルに等しい。

グレイ→物体が放射線エネルギーを吸収した量。被曝した量の単位出あるが、放射線の種類は考慮されていない。単位はJ/kg。つまり1kgあたり1Jの吸収があったときに、その物体は1グレイの放射線を受けた(被曝した)と表現する。

シーベルト→グレイの数値に生物学的な影響力の差を算入したもの。ガンマ線,ベータ線の場合はグレイとイコールの数値になる。アルファ線はグレイの数値の20倍。つまり同じ被曝エネルギーでもガンマ線より20倍危険と見なされている。 
約4シーベルトの放射線を一度に受けると、約半数の人が死亡するとされている。

0.1シーベルト(100ミリシーベルト)以下の被曝では人の健康への影響は確認できていない。
したがって、もし影響があったとしても調査で優位差が確認できない程度であるから、いずれにしてもたいした影響はないだろう。ただしラドンに関しては先に説明した通り、微量でも被曝線量に比例した発ガンリスク増加が確認されている。


砒素について

砒素は昔から強い毒物として知られている。砒素は生物の体を構成するリンと性質が似ているため、生物が取り込んで大きな悪影響が出るとされている。森永砒素ミルク事件や鉱山からの砒素流出事件など砒素に関する中毒事件は多い。

2004年には英国食品規格庁がヒジキに無機ヒ素が多く含まれるため食用にしないよう英国民に勧告した。カナダでもヒジキを摂取しないように行政指導されている。

陸の植物と海草では砒素などミネラルの含まれ方が全く違うので要注意。陸の植物は自分が根を張った範囲の土からしかミネラルを吸収できないが、海草は海水の中から特定のミネラルを吸収し大量に蓄積しやすい(海水は無限に近く有り、移動もしているので、いくらでも蓄積可能)。たとえば昆布などはヨウ素を大量に蓄積している。もちろんこれは人にとって有益な蓄積であるが。


水銀について

放電灯(水銀灯,蛍光灯)の発光源物質として重要であった。また電池の材料としても多用された。温度計,圧力計などにも使われてきた。水銀との合金は歯科で歯の詰め物として使用された事もあり、消毒薬(マーキュロクロム液)としても使われた。また金属の精錬やメッキに使われた歴史もある。

金属状態の水銀の毒性は比較的弱い。しかし毒性はあり、代表的な環境汚染物質として使用が制限されている。

無機水銀の毒性は比較的弱いものの、有機水銀になると極めて毒性が強くなり、水俣病の原因分質としても有名。



低融点金属,軽量金属について

常温付近でも液体の金属としては水銀とガリウムがある。軽量金属としてはアルミニウム,マグネシウム,チタンが代表的。耐蝕金属材料としては金,白金が優れているが、コストを考えるとニッケルを含む合金(ステンレス,ハステロイなど)が多用される。用途によってはチタンや銅も使われる。


高融点金属について

単体で融点の最も高いものは金属ではなく炭素。ただし融点付近の蒸気圧が高いので蒸発が激しい。その点で最も高温で使用できるものはタングステンとなる。 化合物ではタンタルやハフミウムの炭化物がタングステンよりも高温で使用できる。ただしこれらは加工性の問題で使いにくい。

上記は非酸化雰囲気でないと高温使用できない。酸化雰囲気(空気中)で最も高温に耐えるのは白金属のイリジウムあたりである。 ただし通常使われるのはコストと加工性の問題で白金か白金−ロジウム合金が多い。使用できる温度は短時間では融点近くまでであるが、蒸発の影響を考えると融点の80〜90%までである。特に細い電熱線に使う場合で長期間耐えなくてはならない場合は融点の70%〜75%程度となる(絶対温度で計算)。

酸化雰囲気(空気中)で使える非金属系の電熱線材料としては炭化珪素(カーボランダム)や珪化モリブデン(商品名:カンタルスーパ)などがある。これらは金属系材料よりも、より高温で使用できる(約1600℃)が、硬く脆いので加工性の問題から用途が制限され電気特性的にも使いにくい(負の抵抗-温度係数を持つ)ので手軽に使える材料ではない。殆どが大規模な電気炉用として使われる。

白金系以外で酸化雰囲気で高温に耐える金属材料としては電熱線に使われているニクロムやカンタル(商品名)が有名。ただしこれら金属(合金)は酸化しないのではなく、表面にできる酸化皮膜が緻密で丈夫なので、金属内部にまで酸化が進行するのを阻止するため。耐熱温度はニクロムが〜1200℃,カンタルが〜1400℃。ニクロム(一種)はニッケルとクロムの合金。カンタルは鉄ベースの合金であり、約20%のクロムと約5%のアルミニウムを含む。


比重の大きな金属について

比重の最も大きいものはイリジウム,オスミウムで、ついで白金,タングステン,金,ウランなど。銃弾などは比重の大きいものほど高破壊力なので通常は鉛が使われ、高破壊力銃弾はタングステン、ウランが使われる。 ただしウランは現実には使われている (直近ではアメリカ軍がイラク戦争で使用して問題になった) ものの、放射能による環境汚染が大問題なので使用は論外。アメリカ軍がウランを使うのは経済的な理由しかない。高価なタングステンよりも濃縮ウランを作る際の廃棄物である劣化ウラン(主成分はウラン238)を使う方が経済的観点からはとても魅力的だろう。ウランもプルトニウムもベクレル数が同じ程度ならば危険度も同程度に危険。


放射性物質について

カリウムは安定核種であるが、自然の状態で放射性同位元素(カリウム40)を必ず含んでおり、場合によっては放射性物質として取り扱った方がよい。人体が自然の状態で受ける放射線被曝の大部分は体内に存在するこのカリウム40からのものと、地中から出てくるラドンガスを吸入することによるものである。

ラドンガスは地中のウラン,トリウムなどが起源で生成する放射性のガス。地域差はあるが、どこからでも湧出している。ラドン自体は半減期の短い(数日以内)ガスであるが、ラドンは放射線を出して壊変してすぐに別の放射性元素(ポロニウムなど)に変化していくが、これらは不活性ガスではないので人が吸入すると肺などに付着し蓄積し、最も危険なアルファ線を出して細胞をガン化させたりする。

トリウムも当然の事ながら危険な放射性物質。危険レベルにより4段階に分類された中で最も危険なグループに入っている。→アルファ線を出す核種はすべてこのグループ。

従って、その取り扱いには法的にも極めて厳密なルールが定められている。 しかしトリウムはTIG溶接用のトリウムタングステン棒などの形で驚くほど簡単に誰でも入手できる。トリウムは昔、レントゲンの造影剤として使われ、肝臓ガンが多発した教訓のある物質(酸化トリウム=トリア)。トリウムの使用はTIG溶接だけではなく、放電灯類にはたいてい使用されている。これらはやや法律に矛盾を感じる点ではある。

また自然の物は法的規制を受けにくい。そのためウラン鉱石やトリウム鉱石は簡単に入手できる。しかしこれらも危険な物質であることには変わりない。体外にあるうちはそうでもないが、微粉末やそれから発生するラドンガスを吸入して体内に入れると非常に危険。


自然の放射能と人為的放射能について

世間一般では間違った認識が多いが、核分裂生成物(人為的放射線源)よりも自然放射能の方がむしろ危険なものが多い。代表例はラドン,ウラン,トリウム,ラジウム等のアルファ線を出すものが最も危険(内部被曝の場合、ベータ,ガンマ線に比べ約20倍の危険度)。これらは自然界に広く分布する。福島の事故で問題になっている放射性セシウムはベータ線とガンマ線なので、ウラン,ラドン等に比べるとはるかに内部被曝の危険度は少ない。

プルトニウムの毒性が過大報道されることが多いが、これはウランと同程度の毒性。放射線の影響も同じベクレル数ならば両者の危険度は(プルトニウムの方が大ではあるが)極端な差ではない(どちらもアルファ線源なので危険度は大)。ウランはどこにでも存在し、工芸品でもウランガラスとして使われてきた長い歴史がある。

最も危険なラドンを数千ベクレル/kgも含む温泉水をありがたがったり、この温泉水を除染せずに自然界に再排出するのもどうかと思うが、食品にせいぜい数百ベクレル/kg程度の放射性セシウム((前記アルファ線核種と比べれば、はるかに安全))が含まれるのを過度に忌避するのも全く一貫性がないと感じる。

食品に含まれる放射性物質よりも、空気と一緒に吸入する放射性物質の方がはるかに危険であることは言うまでもない。その意味も加味すればラドン等と放射性セシウムでは比較にならないほどラドンが危険であり、セシウムは騒ぎ過ぎの感がある。

以下はWikipedia"ラドン"より引用

「アメリカの環境保護庁 (EPA) の見解によると、ラドンに安全量はなく、少しの被曝でも癌になる危険性をもたらすものとされ、米国科学アカデミーは毎年15,000から22,000人のアメリカ人が屋内のラドンに起因する肺癌によって命を落としていると推定している」

2005年6月、世界保健機関 (WHO) は、放射性のラドンががんの重要な原因であることを警告した。2004年、これまでの疫学調査の基礎データを解析した結果、100 Bq/m3レベルという比較的低いラドン濃度環境においても肺がんのリスクが有意に高く、しかも、その線量-効果関係は、閥値無しで直線的な関係(どれほど微量な線量であっても、それに見合った分だけ発がん確率が上昇する)にあるという

WHO によれば、ラドンガスは空気中でラドン壊変生成物をつくり、これが呼吸気道に沈着し、放出するアルファ線により DNA に傷を付け肺がんを引き起こすとされる。


各種元素の起源

宇宙に最初からあった元素は水素とヘリウムのみであったと考えられている。それ以外の金属を初めとする殆どの元素は太陽の様な星の内部で合成された。

星の内部では超高温,高圧の環境なので軽い元素は融合してより安定な核種になっていく(核融合反応)。そのとき原子核の核子の結合エネルギーが余るので、それを放出する。これにより星は長期間輝き続ける。ただしこの反応で融合が進むのは鉄までであり、それ以上の原子番号の元素までは進まない。鉄がもっとも安定な核種であり、核子の結合エネルギーが最低の状態だからである。

それ以上に核融合を進めるには核子の結合エネルギーが不足するのを補うように外部から巨大なエネルギーを供給しなくてはならない。つまり原子番号26の鉄までは発熱反応であるが、それ以上の原子番号の元素まで融合を進めるには吸熱反応になる。星は発熱反応により発生した熱による膨張力と自己重力による収縮力のバランスにより安定した大きさを保っている。つまり発熱反応が維持されないと現在の大きさを保てない。質量が太陽程度以下の星の場合には内部で核融合反応が進み発熱反応が減少してくると、それに伴い自己重力により収縮していく。このような収縮した星の密度は1cm3あたり数百kg以上にもなる。

太陽よりも数倍以上大きな星の場合、星の内部で核融合が進んでいくと発生熱による膨張力と重力による自己収縮力のバランスが急激に崩れる現象が起こり、それが原因で星の全体的な爆発現象が起こる。この爆発した星を超新星とよんでおり、この宇宙全体ではかなり頻繁に起こっている。この星の爆発現象は極端な高温,高圧状態を作り出し星の内部物質の一部を無理やり融合させる。

この現象により鉄よりも原子番号の大きな重い元素もかなり合成され、宇宙空間にばらまかれた。そしてそれらが再集合して太陽が生まれ地球を初めとする惑星ができた。われわれの地球や生物を構成する多くの重元素はこのようにして太陽系が生まれる前の大昔の宇宙で生まれた。ウランを初めとする放射性元素もたくさん生成されたであろうが、半減期の短い核種は長い時間経過(太陽系は約50億年)で無くなってしまった。ウランやトリウムが現在でも残っているのは半減期が数億年〜数百億年と長かったからである。



   






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