セリウム（Ce）：ガラスを磨き酸素を出し入れする

セリウムは、精密なガラスを磨く研磨剤と、排気ガスを処理する触媒材料に使われます。表面での化学反応を制御する力が、二つの用途に共通します。

Ce｜原子番号58｜セリウム
原子番号58の希土類元素。主に3価と4価の状態を取り、酸化還元に関わります。

見てみよう：姿・色・三態の変化

銀灰色の柔らかい金属で、表面が酸化しやすい性質をもちます。ライターの発火石に使う合金では、削り取られた細かい粒が燃えて火花を出します。塊と細かい粉では、空気に触れる面積が大きく違います。

項目	状態・温度
20℃・約1気圧	固体
融点の目安	約799℃
沸点の目安	約3443℃
三態の見取り図	融点より低温で固体、融点と沸点の間で液体、沸点より高温で気体（約1気圧・平衡状態の目安）

温度は純物質の代表値を読みやすく丸めています。約1気圧を基本とし、同素体・純度・圧力で値は変わります。融解や沸騰の境界では二つの相が共存します。

セリウムは複数の固体相をもち、温度や圧力によって体積が大きく変化する例として研究されています。同じ面心立方構造に分類される相どうしでも、電子の状態の違いによって体積が変わります。

¹⁴⁰Ceが約9割を占めます。残る同位体も含めた組成を調べることで、核反応や地球・宇宙の物質の履歴を研究できます。

同位体は、陽子の数が同じで、中性子の数が異なる原子です。次はCIAAWの2024年版にある代表組成、または試料間で認められる範囲です。割合は質量ではなく原子の個数で表します。

割合は近似値です。測定の不確かさは表では省略し、原資料に示されています。範囲の上下端は異なる試料の値で、上下端どうしを足して100％にするものではありません。100％の表記でも、特殊な環境や人工試料まで他核種が存在しないという意味ではありません。

1803年、ベルセリウスとヒージンゲルは鉱物から新しい成分を見いだし、クラプロートも独立に研究しました。元素名は発見から間もない天体ケレスに由来します。初期のセリウム試料からさらに他の希土類元素が分離され、発見の連鎖が続きました。

セリウムは3価と4価の間を変化しやすく、酸化セリウム系材料は酸素の受け渡しに関わります。自動車触媒では排気中の酸素条件の変動に対応する材料として働き、貴金属触媒と組み合わせて反応を支えます。

酸化セリウム系の研磨剤は、ガラス表面との化学的な作用と機械的な作用を組み合わせます。レンズや平面ガラスを精密に仕上げる材料です。コニカミノルタは使用済みの研磨剤を再利用する技術を開発し、ガラス成分などの混入物を取り除いて資源の循環につなげています。

セリウムは希土類の中で比較的多く含まれる成分で、バストネサイトやモナザイトから回収します。中国などの分離・精製拠点から酸化物や金属が供給されます。工業用途では純度に加え、粒径、結晶性、表面状態が製品価値を決めます。

存在量が多い元素でも、必要な品質の研磨剤や触媒へ加工する能力がなければ使えません。研磨工程では水やガラス粉と混ざった材料から再使用可能な成分を回収することが重要です。元素を新しく掘る方法と、工場内で繰り返し使う方法を組み合わせて供給を支えます。

酸化セリウムの化学式や表面の状態は用途に応じて扱います。すべての酸化物粉末が同じ研磨性能を示すわけではありません。

資料確認：2026年10月。資源統計の対象年は各出典に記載しています。