最終更新：2025年12月16日

ロジウム (45)：世界で最も貴重な金属

ロジウムの発見の歴史

ロジウムは1803年、イギリスの化学者ウィリアム・ハイド・ウォラストン (1766-1828)によって発見されました。同じ年、彼はパラジウムも発見しています。ウォラストンは物理学、化学、光学に貢献した多才な科学者で、南アメリカからの粗プラチナの化学分析に取り組んでいました。

ウォラストンは、粗プラチナを王水（塩酸と硝酸の混合物）に溶解し、塩化アンモニウムを加えることでプラチナを沈殿させました。残った溶液を塩化ナトリウムで処理すると、バラ色の沈殿が得られ、これを新元素の塩と特定しました。彼はこの元素をギリシャ語のrhodon（バラ）にちなんでロジウムと名付けました。これは、その塩の希薄溶液の特徴的なバラ色に由来します。

ウォラストンによるロジウムとパラジウムの発見、およびスミスソン・テナントによるオスミウムとイリジウムの発見（同じ1803年）により、プラチナ族の6つの金属が揃いました。ウォラストンは発見方法を数年間秘密にし、精製プラチナを商業化して莫大な富を築いた後、1828年にようやくその技術を公開しました。

構造と基本的な性質

ロジウム（記号Rh、原子番号45）は、周期表の9族に属する遷移金属で、プラチナ族金属の一つです。その原子は45個の陽子、58個の中性子（唯一の安定同位体 \(\,^{103}\mathrm{Rh}\)）、45個の電子を持ち、電子配置は[Kr] 4d⁸ 5s¹です。

ロジウムは非常に輝く銀白色の金属で、金属の中で最も反射率が高いものの一つ（可視光の約80%）です。密度は12.41 g/cm³で、ルテニウムと似ています。ロジウムは面心立方構造（fcc）で結晶化します。非常に硬い金属（モース硬度6）ですが、ルテニウムやイリジウムよりも延性があります。

ロジウムの融点は1964 °C（2237 K）、沸点は3695 °C（3968 K）です。これらの温度は高いですが、プラチナ族金属の中でパラジウムに次いで最も低い融点を持ちます。ロジウムは熱伝導率と電気伝導率が高く、銀に匹敵します。

ロジウムは化学的に非常に不活性で、室温ではほとんどすべての酸に耐性があり、王水にも耐えます。この優れた不活性、輝き、耐食性により、宝飾品や反射板のコーティング材料として理想的です。

ロジウムの融点：2237 K（1964 °C）。
ロジウムの沸点：3968 K（3695 °C）。
ロジウムはプラチナ族金属の中で最も反射率が高いです。

ロジウムの同位体表

ロジウムの同位体（基本的な物理的性質）
同位体 / 表記	陽子 (Z)	中性子 (N)	原子質量 (u)	天然存在比	半減期 / 安定性	崩壊 / 備考
ロジウム-103 — \(\,^{103}\mathrm{Rh}\,\)	45	58	102.905504 u	100 %	安定	ロジウムの唯一の安定同位体。ロジウムは単核種元素です。
ロジウム-101 — \(\,^{101}\mathrm{Rh}\,\)	45	56	100.906164 u	合成	≈ 3.3年	放射性（電子捕獲）。中性子活性化によって生成され、研究に使用されます。
ロジウム-102 — \(\,^{102}\mathrm{Rh}\,\)	45	57	101.906843 u	合成	≈ 207日	放射性（β⁺、電子捕獲）。工業研究でのトレーサーとして使用されます。
ロジウム-105 — \(\,^{105}\mathrm{Rh}\,\)	45	60	104.905694 u	合成	≈ 35.4時間	放射性（β⁻）。核分裂生成物で、工業用ラジオグラフィーに使用されます。

ロジウムの電子配置と電子殻

注：
電子殻：電子が原子核の周りにどのように配置されているか。

ロジウムは45個の電子を5つの電子殻に持っています。完全な電子配置は1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁸ 5s¹、または簡略化して[Kr] 4d⁸ 5s¹です。この配置はK(2) L(8) M(18) N(16) O(1)とも表せます。

電子殻の詳細構造

K殻 (n=1)：1s軌道に2個の電子を含みます。この内殻は完全で非常に安定です。
L殻 (n=2)：2s² 2p⁶に8個の電子が配置されています。この殻も完全で、貴ガス（ネオン）の配置を形成します。
M殻 (n=3)：3s² 3p⁶ 3d¹⁰に18個の電子が配置されています。この完全な殻は電子シールドに寄与します。
N殻 (n=4)：4s² 4p⁶ 4d⁸に16個の電子が配置されています。8個の4d電子は価電子です。
O殻 (n=5)：5s軌道に1個の電子を含みます。この電子も価電子です。

価電子と酸化状態

ロジウムは9個の価電子を持ちます：8個の4d⁸電子と1個の5s¹電子です。ロジウムは主に+1、+2、+3、+4の酸化状態を示しますが、+3が最も一般的で安定です。+3の酸化状態は、ロジウム化合物のほとんど、特に塩化ロジウム(III)（RhCl₃）と酸化ロジウム(III)（Rh₂O₃）に見られます。

+1の状態は均一触媒において特に重要で、ロジウム(I)錯体であるウィルキンソン触媒[RhCl(PPh₃)₃]がアルケンの水素化に広く使用されます。+2と+4の状態は少ないですが、一部の配位錯体に存在します。金属ロジウムは酸化状態0です。

化学的反応性

ロジウムは最も貴で化学的に不活性な金属の一つです。室温では、王水を含むほとんどすべての酸に耐性があります。濃硫酸を沸騰させるとゆっくりと侵されます。この優れた耐食性により、極端な化学的安定性を必要とする用途に貴重です。

ロジウムは室温の空気中で酸化せず、永久に輝きを保ちます。高温（600 °C以上）では、灰黒色のRh₂O₃酸化層を形成しますが、1100 °C以上で自発的に分解し、純粋な金属に戻ります。この酸化物の熱分解は金属の中で珍しい性質です。

ロジウムはアルカリ硫酸塩との融解や、特定の条件下での電気化学的攻撃によって溶解できます。高温の塩素ガスはロジウムを攻撃し、赤褐色の塩化ロジウム(III)（RhCl₃）を形成します。これはロジウム錯体の合成に使用される前駆体です。

ロジウムは、ホスフィン、カルボニル、その他のσドナー配位子と豊富な配位化学を形成します。ロジウム錯体は、最も活性で選択的な均一触媒の一つであり、工業的有機合成と精密化学で大規模に利用されています。

ロジウムの産業および技術的応用

自動車の三元触媒における窒素酸化物（NOₓ）の窒素への還元;
ホワイトゴールドや銀の宝飾品の電気メッキ;
光学、レーザー、プロジェクター用の高性能反射板やミラー;
1800 °Cまでの高温用プラチナ-ロジウム熱電対;
精密化学における水素化およびヒドロホルミル化の触媒（ウィルキンソン触媒）;
高温耐食性の実験用るつぼやワイヤー;
航空宇宙用の高信頼性電気接点;
プラチナとの合金による硬度と耐食性の向上;
赤外線光学フィルターと反射防止コーティング;
耐食性ガラス繊維紡糸ノズル;
硝酸製造（オストワルト法）の触媒;
電解および電気メッキ用電極;
LCD画面と電気化学セル。

自動車触媒におけるロジウム

ロジウムの主要な用途は、世界需要の80%以上を占める自動車用三元触媒です。1980年代以降、ガソリン車に義務付けられているこれらの排気ガス浄化装置は、ロジウムのユニークな能力を利用して、窒素酸化物（NOₓ）を窒素と酸素に効率的に還元します。

三元触媒では、プラチナとパラジウムが一酸化炭素（CO）を二酸化炭素（CO₂）に、未燃焼炭化水素をCO₂とH₂Oに酸化します。一方、ロジウムは同時に窒素酸化物（NO、NO₂）を無害な窒素ガス（N₂）に還元します。この還元反応において、ロジウムの効率に匹敵する金属はありません。

各自動車触媒には通常1〜2グラムのロジウムが含まれ、これはプラチナ族金属の総含有量の約10〜20%に相当します。自動車用ロジウムの需要は、ユーロ、EPA、中国の排出基準の強化により爆発的に増加し、この極めて希少な金属の限られた供給に大きな圧力をかけました。

使用済み自動車触媒のリサイクルは、ロジウムの主要な供給源となり、年間供給量の約30%を占めています。ロジウムは、粉砕、溶解、化学処理、電解精製などの複雑なプロセスを経て触媒から回収されます。ロジウム価格の変動は、多くの国で触媒の大量盗難を引き起こしました。

ロジウムの価格と市場

ロジウムは定期的に世界で最も高価な貴金属であり、金、プラチナ、パラジウムを上回ります。その価格は非常に変動しやすく、年間供給量が約30トンと非常に限られており、NOₓ還元用の代替金属がない自動車産業の需要が非弾力的であるためです。

ロジウムの価格は劇的に変動しています：2000年代初頭には1トロイオンスあたり約500ドル、2008年には1万ドルを超える歴史的高値、金融危機時には1000ドルまで下落、2010年代には2000〜3000ドルに回復、2021年には1オンスあたり2万9000ドル（1キログラムあたり約100万ドル）に急騰し、2023〜2024年には4000〜6000ドルに落ち着きました。

これらの極端な変動は、供給が地理的に非常に集中（80%が南アフリカ）し、ストライキやエネルギー問題などの混乱にさらされやすいことと、金融投機によって増幅された硬直的な自動車需要との間の不均衡を反映しています。ロジウム市場は貴金属の中で最も小規模で不透明な市場の一つであり、年間数千キログラムしか取引されません。