レアアースの種類と性状、用途

レアアースの種類と性状、用途

 

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1.レアアースとは

周期表のランタノイド15元素（La～Lu）＋スカンジウム（Sc）、イットリウム（Y）の総称です。一般的に希土類元素とも呼ばれます。
電子構造（4f軌道）の影響で磁性・蛍光・触媒機能など特殊な性質を持ち、先端産業に不可欠な元素です。

図　レアアース（青点線枠）　　出典：⾼知県⽴⼤学 化学研究室製 元素周期表を元に追加

 

 

2.レアアースの分類

レアアースは一般に以下の2種に分類されます。

・ 軽希土類（LREE：Light Rare Earth Elements）： La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm

・ 重希土類（HREE：Heavy Rare Earth Elements）：Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, Sc

YとScは、元素周期表上は別系統ですが、「希土類」として扱われます。

 

3.各元素の性状・用途一覧（17元素）

 

1.スカンジウム（Sc：Scandium）：

原子番号；21，原子量；44.955912，融点；1539℃，沸点；2832℃，密度；2989 kg/m³
・ 性質
　/ 銀白色の金属、軽量
　/ アルミニウムと化学的性質が似ており相性がよく、高強度合金を形成します。
　/ 地殻中では希少で単離が困難な元素です。産業的には、ウラン精錬に副産物として採取されます。

・ 用途
/  Sc–Al合金（航空機、スポーツ用品）
/ 固体酸化物燃料電池（SOFC）電解質
/ 照明用メタルハライドランプ
/ スカンジウムの硫酸塩水溶液は、トウモロコシや小麦などの発芽を促進します。

 

2.イットリウム（Y：Yttrium）：

原子番号；39，原子量；88.90585，融点；1523℃，沸点；3337℃，密度；4469 kg/m³

・ 性質
/ 重希土類に分類されます。
/ 化合物は熱安定性が高いです。
/ 蛍光体・超伝導材料に重要な元素です。

・ 用途
/ アルミニウムとの酸化物であるYAG（Y₃Al₅O₁₂）の単結晶がレーザー材料に使用されます。
/ 白色LED蛍光体（YAG:Ce）
/ イットリウムバリウム銅酸化物YBCO（YBa₂Cu₃O₇−δ）として、超電導材料になります。
/ 高温耐熱セラミック材料

 

以下は、ランタノイドの15元素の概要です。

 

3.ランタン（La：Lanthan）：

原子番号；57，原子量；138.90547，融点；921℃，沸点；3457℃，密度；6145 kg/m³

・ 性質
/ 柔らかく展延性があります。
/ 銀白色
/ 反応性は高いです。
/ 水素吸蔵能があります。（LaNi₅）

・ 用途
/ ニッケル水素電池の負極合金（La(Ni_3.6Mn_0.4Al_0.3Co_0.7)）
/ 高屈折率光学ガラス
/ 蛍光体
/ 触媒（石油精製のFCC触媒）

 

4.セリウム（Ce：Cerium）：

原子番号；58，原子量；140.116，融点；798℃，沸点；3426℃，密度；8240 kg/m³

・ 性質
/ 最も産出量の多いレアアースになります。
/ Ce⁴⁺ は強い酸化剤になります。

・ 用途
/ ガラス研磨剤としてバストネサイト酸化物が、光学ガラス研磨に用いられます。化学機械研磨が生じるので、液晶パネルや水晶・石英などのケイ酸系の宝石研磨に利用されます。
/ 自動車排ガス触媒（酸素ストレージ機能）
/ ガラス添加剤（着色防止）

 

5.プラセオジム（Pr：Praseodymium）：

原子番号；59，原子量；140.90765，融点；931℃，沸点；3512℃，密度；6773 kg/m³

・ 性質
/ 緑色蛍光
/ 酸化物は高融点・安定です。

・ 用途
/ 永久磁石（Nd–Fe–B に少量添加）
/ ガラスの着色（黄色〜緑色）
/ 陶磁器の顔料

 

6.ネオジム（Nd：Neodymium）：

原子番号；60，原子量；[145]，融点；1021℃，沸点；3068℃，密度；7007 kg/m³

・ 性質
/ 最重要磁性素材
/ Nd–Fe–B（ネオジム磁石）に不可欠な元素です。ネオジム磁石は1983年日本で開発されました。

・ 用途
/ 高性能永久磁石（モーター、EV、風力発電）
/ レーザー材料（Nd:YAG）
/ ヘッドフォン・マイクロモーター

 

7.プロメチウム（Pm：Promethium）：

原子番号；61，原子量；144.242，融点；1040℃，沸点；2500℃，密度；7220 kg/m³

・ 性質
/ 唯一の放射性ランタノイド（天然ではほぼ存在しない）
/ β線を放出

・ 用途
/ 原子電池（ベータボルタイック電池）
/ 夜光塗料；放射性のため日本国内では使用されません。

 

8.サマリウム（Sm：Samarium）：

原子番号；62，原子量；150.36，融点；1077℃，沸点；1791℃，密度；7520 kg/m³

・ 性質
/ 高磁気異方性
/ 酸化物は高温安定

・ 用途
/ Sm–Co磁石（高温環境用）
/ 原子炉の制御棒（中性子吸収材）
/ 光学ガラス添加

 

9.ユウロピウム（Eu：Europium）：

原子番号；63，原子量；151.964，融点；822℃，沸点；1597℃，密度；5243 kg/m³

・ 性質
/ 蛍光・発光性が極めて強い
/ 特に赤色・青色発光

・用途
/ 蛍光体（赤色：テレビ、LED、蛍光灯）
/ ユーロ紙幣の蛍光インク

 

10.ガドリニウム（Gd：Gadolinium）：

原子番号；64，原子量；157.25，融点；1311℃，沸点；3266℃，密度；7900 kg/m³

・ 性質
/ 室温に近い温度で強磁性
/ 中性子吸収能が高い

・ 用途
/ MRI造影剤（Gd-DTPA）
/ 原子炉の制御材
/ 磁気冷凍材料

 

11.テルビウム（Tb：Terbium）：

原子番号；65，原子量；158.92535，融点；1356℃，沸点；3123℃，密度；8229 kg/m³

・ 性質
/ 緑色蛍光
/ 磁歪効果が特に大きい（Terfenol-D）

・ 用途
/ 高性能磁石（Dyの代替として添加）
/ アクチュエーター（磁歪材料）
/ LEDバックライト緑色蛍光体

 

12.ジスプロシウム（Dy：Dysprosium）：

原子番号；66，原子量；162.500，融点；1412℃，沸点；2562℃，密度；8550 kg/m³

・ 性質
/ 非常に高い磁気異方性
/ 高温下でも磁力を維持します

・  用途
/ ネオジム磁石の耐熱強化材（EVモーター必須）
/ 原子炉の制御材

 

13.ホルミウム（Ho：Holmium）：

原子番号；67，原子量；164.93032，融点；1474℃，沸点；2695℃，密度；8795 kg/m³

・  性質
/ 極めて強い磁気モーメント
/ 磁場吸収が大きい

・ 用途
/ 磁気シールド
/ レーザー材料（Ho:YAG）
/ 中性子吸収材

 

14.エルビウム（Er：Erbium）：

原子番号；68，原子量；167.259，融点；1529℃，沸点；2863℃，密度；9066 kg/m³

・ 性質
/ ピンク色の蛍光
/ 光通信に適した吸収特性（1.55 µm）

・ 用途
/ 光ファイバー増幅器（EDFA の活性イオン）
/ ガラス着色
/ 医療レーザー（Er:YAG）

 

15.ツリウム（Tm：Thulium）：

原子番号；69，原子量；168.93421，融点；1545℃，沸点；1947℃，密度；9321 kg/m³

・ 性質
/ 希少で高価
/ 青色発光

・ 用途
/ 医療用X線源（Tm-170）
/ 青色レーザー
/ 研究材料

 

16.イッテルビウム（Yb：Ytterbium）：

原子番号；70，原子量；173.04，融点；824℃，沸点；1193℃，密度；6965 kg/m³

・ 性質
/ 可変バレンス
/ 金属の力学特性を向上

・ 用途
/ ステンレス強化添加材
/ 光ファイバーレーザー（Yb添加）
/ 原子時計の研究

 

17.ルテチウム（Lu：Lutetium）：

原子番号；71，原子量；174.967，融点；1663℃，沸点；3395℃，密度；9840 kg/m³

・ 性質
/ 最も重く希少なランタノイド
/ 高密度・高融点

・ 用途
/ PET検査のシンチレーター（Lu2SiO5:Ce）
/ 触媒（石油分解）
/ 医療アイソトープターゲット

 

 

4.レアアースの用途

4.1 磁石材料

 

4.2 蛍光体・光学材料

 

4.3 触媒材料

4.4 光学、レーザー材料

 

 

4.5 電池、エネルギー用途

 

4.6 原子力

 

4.7 医療分野

 

4.8 その他

 

 

5.レアアース元素と用途

表　レアアース元素と用途　　出典：ORIGINAL；chatGPT

 

 

参考文献
元素　　富永裕久　　ナツメ社　2005年

 

図表
図　レアアース（青点線枠）　　出典：⾼知県⽴⼤学 化学研究室製 元素周期表を元に追加
表　レアアース元素と用途　　出典：ORIGINAL；chatGPT

 

ORG:2026/01/18