アルミニウムのソースを表示

{| class="wikitable" style="width: 20em; float: right; margin-left: 0.5em; background: white; font-size: 95%"
|- style="background-color: white"
| colspan="2" style="text-align: center" |
{| 
| || style="border-style: none; text-align: center" | [[マグネシウム]] - '''アルミニウム''' - [[ケイ素]]
|-
| style="border-style: none; text-align: center; vertical-align: middle" | [[ホウ素|B]]<br />'''Al'''<br />[[ガリウム|Ga]]
| style="border-style: none" | [[画像:Al-TableImage.png|250px]]<div style="text-align: right"><small>[[周期表]]</small></div>
|}
|-
! colspan="2" style="background: #cccccc" | 一般特性
|-
| style="width: 43%" | [[元素の名前順一覧|名称]], [[元素の記号順一覧|記号]], [[元素の番号順一覧|番号]] || アルミニウム, Al, 13
|-
| [[元素の分類|分類]] || [[卑金属]]
|-
| [[元素の族|族]], [[元素の周期|周期]], [[元素のブロック|ブロック]] || [[第13族元素|13 (IIIB)]], [[第3周期元素|3]] , [[pブロック元素|p]]
|-
| [[密度]], [[モース硬度|硬度]] || 2700 kg·m<small><sup>−3</sup></small>, 2.5
|-
| 単体の色 || style="text-align: center" | 銀白色<br />[[Image:Lingot aluminium.jpg|120px|アルミニウム]]
|-
! colspan="2" style="background: #cccccc" | 原子特性
|-
| [[原子量]] || 26.9815386 [[原子質量単位|u]]
|-
| [[原子半径]] （計測値） || 125 (118) [[ピコメートル|pm]]
|-
| [[共有結合半径]] || 118 pm
|-
| [[ファンデルワールス半径|VDW半径]] || no data
|-
| [[電子配置]] || <nowiki>[</nowiki>[[ネオン|Ne]]<nowiki>]</nowiki> 3[[s軌道|s]]<sup>2</sup> 3[[p軌道|p]]<sup>1</sup>
|-
| [[電子殻]] || 2, 8, 3
|-
| [[酸化数]]（[[酸化物]]） || 3（[[酸化物|両性酸化物]]）
|-
| [[結晶構造]] || [[面心立方構造]]
|-
! colspan="2" style="background-color: #cccccc" | 物理特性
|-
| [[相]] || [[固体]] （[[常磁性]]）
|-
| [[融点]] || 933.47 [[ケルビン|K]]<br />(660.32 [[摂氏|°C]], 1220.58 °[[華氏|F]])
|-
| [[沸点]] || 2792 K<br />(2519 [[摂氏|°C]], 4566 °[[華氏|F]])
|-
| [[モル体積]] || 10.00 &times; 10<small><sup>−3</sup></small> m<small><sup>3</sup></small>·mol<small><sup>−1</sup></small>
|-
| [[気化熱]] || 293.4 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| [[融解熱]] || 10.79 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| [[蒸気圧]] || 24.2 &times; 10<small><sup>−21</sup></small> [[パスカル|Pa]] (933 K)
|-
| [[音速|音の伝わる速さ]] || 5100 [[メートル毎秒|m·s<small><sup>−1</sup></small>]] (293.15 K)
|-
! colspan="2" style="background: #cccccc" | その他
|-
| [[クラーク数]] || 7.56[[パーセント|%]]
|-
| [[電気陰性度]] || 1.61 （[[ライナス・ポーリング|ポーリング]]）
|-
| [[比熱容量]] || 900 J·kg<small><sup>−1</sup></small>·K<small><sup>−1</sup></small>
|-
| [[導電率]] || 37.7 &times; 10<small><sup>6</sup></small>/m·[[オーム|Ω]]
|-
| [[熱伝導率]] || 237 W·m<small><sup>−1</sup></small>·K<small><sup>−1</sup></small>
|-
| rowspan="10" | [[イオン化エネルギー]] || 第1: 577.5 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第2: 1816.7 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第3: 2744.8 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第4: 11577 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第5: 14842 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第6: 18379 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第7: 23326 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第8: 27465 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第9: 31853 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第10: 385473 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
! colspan="2" style="background: #cccccc" | （比較的）安定同位体
|-
| colspan="2" |
{| class="wikitable" style="width: 98%; margin: 0; background: white" 
|- style="font-size: 85%; text-align: center; font-weight: bold"
| [[同位体]] || [[天然存在比|NA]] || [[半減期]] || [[崩壊モード|DM]] || [[崩壊エネルギー|DE]]/[[メガ|M]][[電子ボルト|eV]] || [[崩壊生成物|DP]]
|-
| <sup>26</sup>Al || [[放射性同位体|{syn.}]] || 7.17×10<sup>5</sup> [[年]] || [[電子捕獲|&epsilon;]]<br />[[ベータ崩壊|&beta;+]]<br />[[ガンマ崩壊|γ]] || &nbsp;<br />1.17</br />1.808 || [[マグネシウム|<sup>26</sup>Mg]]<br /><sup>26</sup>Mg<br />&nbsp;
|-
| <sup>27</sup>Al || '''100%''' || colspan="4" | [[中性子]]14個で[[安定]]
|}
|-
! colspan="2" style="background: #cccccc; font-size: 85%" | 注記がない限り[[国際単位系]]使用及び[[標準状態]]下。
|}

'''アルミニウム'''（英 ''Aluminium'', 米 ''Aluminum''）は[[原子番号]]13の[[元素]]である。[[元素記号]]は'''Al'''。軽銀やアルミニウムを略してアルミと言うこともある。鋁と書くこともある。

[[単体]]は常温常圧では良い[[熱伝導性]]・[[電気伝導性]]を持つ[[金属]]。[[融点]]660.2°C、[[沸点]]2060°C（2467°C、2400°Cという実験値あり）。[[密度]]は 2.7g/cm<sup>3</sup> で、金属としては軽量である。常温では[[面心立方格子構造]]が最安定となる。[[酸]]や[[アルカリ]]に侵されやすいが、[[空気]]中では[[表面]]に酸化膜（[[アルマイト]]）ができ、内部は侵されにくくなる。また濃[[硝酸]]に対しても表面に酸化皮膜を生じ反応の進行は停止する（[[不動態]]）。

== 単体の性質 ==
=== 化学的性質 ===
アルミニウムは両性金属で、酸にもアルカリにも溶解する。アルカリ性の水溶液では、以下の反応によって[[水]]が[[還元]]されて[[水素]]を発生する。

:6 OH<sup>&minus;</sup> + 2 Al + 6 H<sub>2</sub>O &rarr; 6 OH<sup>&minus;</sup> + 2 Al(OH)<sub>3</sub> + 3 H<sub>2</sub>
<!--<math>\rm 6OH^- + 2Al + 6H_2O \longrightarrow 6OH^- + 2Al(OH)_3 + 3H_2</math>-->

ただし、生成する[[水酸化アルミニウム]]の[[溶解度積]] ([Al<sup>3+</sup>][OH<sup>&minus;</sup>]<sup>3</sup>) は 1.92 &times; 10<sup>&minus;32</sup> であり、ほとんど水に溶解しない。したがって、薄いアルカリでは皮膜が発生して反応が止まる。しかし、強アルカリ条件では水酸化アルミニウムが次式によって水溶性の'''アルミン酸'''を形成するため、反応は表面のみでなく内部まで進行する。

:OH<sup>&minus;</sup> + Al(OH)<sub>3</sub> + 2 H<sub>2</sub>O &rarr; [Al(OH)<sub>4</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>2</sub>]<sup>&minus;</sup>
<!--<math>\rm OH^- + Al(OH)_3 + 2H_2O \longrightarrow [Al(OH)_4 (H_2O)_2]^-</math>-->
したがってアルミニウムと強塩基水溶液との反応はこれらの式を合わせて以下のようになる。
:2 Al + 10 H<sub>2</sub>O  + 2 OH<sup>&minus;</sup>　&rarr; 2 [Al(OH)<sub>4</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>2</sub>]<sup>&minus;</sup> + 3 H<sub>2</sub>

=== 機械的性質 ===
アルミニウムは鉄の約 35 % の比重であり、密度は (2.70 [g/cm<sup>3</sup>]) と低く金属の中でも軽量な方に属し、[[展性]]に富む。純アルミニウムは強度は低いが、[[ジュラルミン]]などのアルミニウム合金はその軽量さ、加工のしやすさを活かしつつ強度を飛躍的に改善しているため、様々な製品に採用され産業界で幅広く活躍している（「用途」を参照）。

アルミニウム合金は軟鋼などと違い、[[応力]]がかかった時の変形に降伏現象を示さない。それは[[侵入型固溶体]]である炭素によるコットレル雰囲気を持つ鉄合金とは違い、アルミニウム合金には[[置換型固溶体]]合金が多いことに起因する。よって、構造設計等の計算を行う場合には、材料力学では「[[引張応力]]」として「0.2 % 耐力」が代わりに用いられる。「0.2 % 耐力」とは、応力をかけた際の永久ひずみが 0.2 % になる時の応力である。ただし、アルミニウム合金には常温クリープと呼ばれる現象が顕著であり、どんな小さな力、衝撃でも数千、数万回と加え続ければひずみが蓄積して行きいつか必ず破壊されるという点で、鉄とは大きな違いを持つため、機械設計時には構造体の寿命計算等に厳重な注意が必要である。

== 生産 ==
アルミニウムは、鉱物の[[ボーキサイト]]を原料として[[ホール・エルー法]]で生産されるのが一般的である。ボーキサイトを[[水酸化ナトリウム]]で処理し、アルミナ（[[酸化アルミニウム]]）を取り出した後、溶融し[[電気分解]]を行う。したがって、アルミニウムを作るには大量の[[電気|電力]]が消費されることから「電気の缶詰」と呼ばれることもある。ちなみに、ホール・エルー法での純度は約98%なので、より高純度なアルミニウムを得るには[[三層電解法]]を使う。

電力価格が高いためコスト競争に弱い日本国内のアルミニウム精錬事業は、[[オイルショック]]後採算困難になり、大部分は国外に拠点が移った。現在、日本国内で原石（ボーキサイト）から製品まで一貫生産を行っているのは、自前の[[水力発電]]所により自家発電を行っているため低価格の電力が入手可能な[[日本軽金属]]（工場所在地は[[静岡市]][[清水区]]）のみである。

ボーキサイトからアルミニウムを精練するのに比し、アルミニウム屑から[[リサイクル]]して地金を作る方がコストやエネルギーが少なく済む。そのため、回収された空き缶等をリサイクル原料とし、電気炉等を用いる形態で再生するケースは徐々に増えている。アルミニウム屑を溶解するにあたっても[[融点]]が約660℃と[[銅]]や[[鉄]]などの主要金属の中では低い方なので少ないエネルギーで行うことができる。この利点をとらえて、アルミニウムはしばしば「リサイクルの優等生」や「リサイクルの王様」と表現される。

アルミニウムの生産量は2002年時点で2574万トンに及ぶ。[[中華人民共和国|中国]]が約 1/6 を生産し、これに[[ロシア]]、[[カナダ]]、[[アメリカ合衆国|アメリカ]]を加えた4カ国で生産量の過半数を占める。中国、ロシア、アメリカはボーキサイト原産国でもある。他のボーキサイト原産国である[[オーストラリア]]、[[ブラジル]]、[[インド]]も世界生産量のシェア10位以内に含まれる。

== 用途 ==
アルミニウムは金属の中では軽量であるために利用しやすく、また、軟らかくて[[展性]]も高いなど加工し易い性質を持っており、さらに表面にできる酸化皮膜のために[[イオン化傾向]]が大きい割には耐食性もあることから、[[一円硬貨]]や[[アルミホイル]]、缶（[[アルミ缶]]）、[[鍋]]、窓枠（アルミ[[サッシ]]）、[[外構|エクステリア]]、建築物の外壁、道路標識、[[鉄道車両]]や[[自動車]]の車体、[[自転車]]の[[リム]]、パソコンや家電製品の筐体など、様々な用途に使用されている。ただし大抵は[[アルミニウム合金]]としての利用であり、1円硬貨のようなアルミニウム 100% のものはむしろ稀な存在である。有名な合金としては[[ジュラルミン]]が挙げられる。ジュラルミンは[[航空機]]材料などに用いられているが、[[金属疲労]]に弱く、腐食もしやすいという欠点を持つため、航空機などでは十分な点検体制を取ることが求められている。なお、一時期自動車も航空機材料にならうかたちでアルミ化が進んだが、車体強度と安全性を両立させるため、現在はアルミではなくハイテン材料（[[高張力鋼]]）の適用が進みつつある。

高圧送電線にもアルミニウム線が使用される。[[銅]]に比べ単位体積あたりの電気伝導度は劣るが、密度が低いため断面積を大きく取る（太くする）ことができ、かつ軽いので、単位質量当りの電気伝導度は寧ろ銅を上回り、かつ材料費はほぼ拮抗する。

[[真性半導体]]である[[ケイ素]]に微量のアルミニウムを添加することにより、[[P型半導体]]が得られる。

俗に「銀ペン」とも呼ばれる、[[銀色]]の[[塗料]]には、アルミニウムの微粉末が顔料として加えられている。耐食性があるため、[[橋梁]]などの建築物によく使われた。

== アルミニウム粉 ==
粉末になったアルミニウムは可燃物であり、[[粉塵爆発]]を起こす場合がある。アルミニウム粉は燃焼熱が大きく、燃焼するときにガスを生じないため熱が集積して高温となり、強い白色の光を発する。これを利用して[[火薬]]類に発熱剤として添加される。アルミニウム粉の性質は表面積の大きさによって左右されるため、等級は粒度ではなく重量当たりの表面積を示す[[水面拡散面積]]で表示される場合が多い。粒度で表示されるような粒の大きい物は粒状アルミニウム粉（アトマイズドアルミニウム粉）と呼んで区別することが多い。

[[スラリー爆薬]]などの水湿状態の火薬に混ぜるとアルミニウムの表面で以下のような反応が起きて発熱する。このため、アルミニウム粉の火災には水をかける事は禁忌とされている。

2Al + 6H<SUB>2</SUB>O → 2Al(OH)<SUB>3</SUB> + 3H<SUB>2</SUB>

アルミニウム粉末は塗料に混ぜて使う場合もある。また、[[指紋]]の検出などでアルミニウムの粉を使用することもある。

アルミニウム粉と[[酸化鉄(III)]]との混合物は[[テルミット]]と呼ばれ、[[マグネシウム]]リボンで着火すると激しく反応し、酸化アルミニウムおよび溶融鉄を生じる。この反応は[[鉄]]の溶接にも使われている[[テルミット反応]]である。

日本の[[消防法]]では、150[[マイクロメートル|µm]]の網ふるいを通過する量が50%を超える[[金属粉|アルミニウム粉]]を[[危険物|第2類危険物]]と定めている。

== アルミニウムと植物 ==
アルミニウムは[[長石]]および[[粘土鉱物]]などとして普遍的に存在するため[[地殻]]を構成する[[元素]]としては[[酸素]]、[[珪素]]に次いで3番目に多い（[[クラーク数]]:7.56%、重量比）。工業的に多彩な用途が見出される一方、[[酸性]][[土壌]]中のアルミニウム含量は、[[植物]]の成長に影響する重要な要素である。[[農業]]や[[園芸]]における人工的な栽培環境では中性付近に調整された土壌を用いる場合が多いが、それでも有害なアルミニウムイオン（Al<sup>3+</sup>）が[[根]]の伸長成長を阻害する事が知られている。これは、火山性の酸性土壌が広く分布する日本において重要な問題である。

=== 作用機序 ===
土壌中のアルミニウムは、pHが5.0を下回ると急激にイオン化して溶解度が高まり、pH3.5ではほぼ完全に溶存体となる。水溶化したアルミニウムイオンが農作物その他の植物に及ぼす害として、以下のようなもの知られている。

* [[肥料]]として土壌に添加した[[リン酸]]と結合し、難溶性の塩を形成する。結果として施肥効率が低下する。
* 根の成長阻害を引き起こす。アルミニウムイオンは根の細胞の[[細胞壁]]～[[アポプラスト]]領域へ結合し、種々の応答反応を引き起こす。応答反応としてはβ-1, 3 グルカンである[[カロース]]の分泌などが知られるが、成長阻害の具体的なメカニズムは分かっていない。

成長阻害に関する研究は今も進められているが、アルミニウムが[[活性酸素]]の発生を促し、[[脂質]]の過酸化や[[ミトコンドリア]]の機能障害を引き起こすとする意見が有力である。

=== アルミニウム耐性植物 ===
[[コムギ]]や[[トウモロコシ]]、[[アジサイ]]、[[ソバ]]など一部の植物は、アルミニウム耐性を持つ（あるいは高アルミニウム環境にも適応し得る）事が知られている。アルミニウムを無毒化するメカニズムは様々であるが、一般に[[カルボン酸]]（[[シュウ酸]]、[[クエン酸]]、[[リンゴ酸]]など）を中心とした有機酸でアルミニウムイオンを[[キレート]]し、水溶性の[[錯体]]を形成する機構によると言われている。

アルミニウム耐性に関与する[[遺伝子]]は最初にコムギにおいて発見された。耐性関連遺伝子はトウモロコシからも見つかっている。これらの植物においては単一の遺伝子によりアルミニウム耐性が実現されているが、全ての植物のアルミニウム耐性が同一の機構によるわけではないと考えられている。

=== アルミニウム耐性土壌菌 ===
[[遺伝子組み換え作物|遺伝子組み換え]]によりアルミニウム耐性植物を作出する際、その遺伝子源として注目されているものに、土壌性のアルミニウム耐性菌がある。[[根粒菌]]として知られる ''Rhizobium'' もアルミニウム耐性菌の一種である。強酸性（pH3.0）高アルミニウム条件にて[[スクリーニング (生物学)|選抜]]されてくる菌はほとんどが[[糸状菌]]であり、従ってアルミニウムの多い土壌ではこれらの生物が優占していると考えられる。以下はアルミニウム耐性菌を含む[[属 (分類学)|属]]の一部。

* ''Emericellopsis''、''Paecilomyces''、''Mortierella''（[[クサレケカビ]]）、''Sporothrix''、''Penicillium''（[[アオカビ]]）、''Aspergillus''（[[コウジカビ]]）、''Metarhizium''

=== この節の参考文献 ===
* アルミニウム耐性土壌菌の選抜 金澤 晋二郎 [http://133.5.207.201/Textbook/keika/New-S/s6.4.pdf PDF]

== 化合物 ==
合金については[[アルミニウム合金]]を参照。
*[[酸化アルミニウム]] - 通称'''アルミナ'''。[[モース硬度]]が 9 と高く、[[研磨剤]]として利用される。[[サファイア]]や[[ルビー]]もほぼ同じ組成である。
*[[塩化アルミニウム]]
*[[ミョウバン]]
*[[窒化アルミニウム]]
*[[硫酸アルミニウム]]
*[[水素化アルミニウム]]
*[[水酸化アルミニウム]]
*[[氷晶石]]

== 歴史 ==
*[[1807年]]<!-- 1808/1809とする資料がそれぞれ複数ある --> - [[イギリス]]の[[ハンフリー・デービー]]は水素気流中で融解[[アルミナ]]を[[電気分解]]する手法でアルミニウムと鉄の合金を得た。鉄はアルミナの不純物によるものであった。合金からアルミナを生成できたため、何らかの未知の元素の存在が確認できたことになる。デービーはアルミニウムの硫酸塩である[[ミョウバン]]を表すラテン語の単語 ''Alumen'' から、未知の新元素を Alumium と名付けた。<!-- Aluminiumではない -->
*[[1825年]] - [[デンマーク]]物理学者[[ハンス・クリスティアン・エルステッド|エルステッド]]が、[[塩化アルミニウム]]を[[カリウム]][[アマルガム]]により還元し、世界で初めてアルミニウムの[[単離]]に成功した。ただし[[水銀]]などの不純物が多かったとされる。[[カリウム]]を[[還元]]剤としたため生産性は極端に低く、[[貴金属]]としての扱いを受けた。
*[[1827年]] - [[フリードリヒ・ヴェーラー|ヴェーラー]]が[[塩化アルミニウム]]を[[カリウム]]で還元して純粋なアルミニウムを得たため、ヴェーラーをアルミニウムの発見者とすることもある。
*[[1846年]] - [[フランス]]の科学者ドビーユがエルステッドの手法を改良し、[[カリウム]]の代わりに[[ナトリウム]]を用いる還元法を開発した。生産コストを下げることに成功し、電解法も開発した。
*[[1855年]] - ドビーユは粘土から電解法で生産したアルミニウムを[[パリ]]の[[万国博覧会]]に展示した。出品タイトルは「粘土からの銀」であった。展示を見た[[ナポレオン3世]]はドビーユに援助を始める。目的は甲騎兵の防具を改良するためであった。また、皇帝夫妻専用にアルミ製食器を作らせ、晩餐会では銀製食器を使う来賓の前でこのアルミ食器を自慢して食事をした。
*[[1886年]] - アメリカのホールとフランスのエルーが[[アルミナ]]と[[氷晶石]]を用いた融解塩電解法をそれぞれ独自に発明した（ホール・エルー法）。これは今日でも利用されている手法である。
*1888年 - オーストリアのバイヤーが、ボーキサイトから高純度のアルミナを効率的に製造する方法を発明した（バイヤー法）。
*[[19世紀]]後半 - 電気[[精錬]]の手法が進歩するが、肝心の発電、送電技術が未熟であり、生産性は依然として低いままであった。
*[[20世紀]]中～後半 - 大規模で効率的な発電所の建設が可能になるとともに、送電システムが確立された。大規模な電気精錬が行えるようになり、大量生産が可能となった。

== 関連項目 ==
*[[アルツハイマー型痴呆]] - アルミニウムの過剰摂取が原因であると[[疫学]]的には警鐘を鳴らされているが、医学的メカニズムは検証の途上にある。
*[[非鉄金属]]
*[[テルミット反応]]
*[[アルミニウム合金]]
*[[ホンダ・NSX]]（世界で初めてオールアルミモノコックボディを採用した）
*[[アルミホイル]]
*[[アルミホイール]]
*[[ルビー]]（[[クロム]]＋アルミニウム）
*[[サファイヤ]]（[[鉄]]・[[チタン]]＋アルミニウム）
*[[含アルミニウム泉]]

== 外部リンク ==
*[http://www.aluminum.or.jp/index.htm （社）日本アルミニウム協会]
*[http://www.ne.jp/asahi/aluminium/mania/al_mania_homepage_new.htm アルミニウムマニア]
*[http://www.alu-scout.com/perl/lp.pl?SESID=1340813jzxcv565688&file=index.htm&lang=en Alu-Scout]
*[http://www.kallos.co.jp/ カロス出版]
*[http://hfnet.nih.go.jp/contents/detail970.html アルミニウムとアルツハイマー病の関連情報 - 「健康食品」の安全性・有効性情報] （[[国立健康・栄養研究所]]）

{{元素周期表}}

{{DEFAULTSORT:あるみにうむ}}
[[Category:元素]]
[[Category:アルミニウム|*]]
[[Category:アルミニウムの化合物|*]]

[[en:Aluminium]]
[[Fr:Aluminium]]