古くから知られている研磨における化学効果の例としては、ガラスレンズを作る時の酸化セリウム（CeO2, セリア）による研磨があります。これは1933年ころ欧州のレンズメーカーで使われるようになったそうです。その後第二次大戦における光学機器の大量生産、1960年代のテレビのブラウン管の研磨等で世界中に広まったとのこと。歴史的経緯は下記に詳しいですが購読しないと読むことができません。
https://doi.org/10.1016/0925-8388(94)90243-7
上記によれば、そもそも研磨polishingと研削grindingの違いはレーリー卿(Lord Rayleigh)が1901年に指摘するまでは知られていなかったとのこと。その区別はCMPが使われる現在ではかえって難しいですが、おそらく化学結合の切断が主か機械的破壊が主かということだと思います。
セリアはCMPでも使われています。セリアを含むCMP用スラリは日本のAGCがトップシェアをもっています。なぜセリアでガラスを磨けるか、についてはよく知らなかったので調べてみたところ、現在も研究対象です。私がやっているCMPシミュレーションと同じことを2023年にAGCの人たちがやっていてびっくりしました。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.3c00304
Si-O-Ceの結合ができてからSiO4ユニットが水和して脱落するとのこと。セリアの結晶面によって挙動が違ったり、圧力が低いと削れないが高いとかえって表面が粗くなるなど、面白い知見が得られています。Ceは希土類としては変わっていて、+2価～+4価が安定に存在するため酸化還元の触媒になります。水中の研磨では水素の出入りがあるのでCeの価数変化がガラス研磨に関係ないと断言はできませんが、簡単に言うとSi-O-Ce-O-Ce—の結合が適度に強い(＝セリアはケイ素が好き）ので機械的な力でSiを引き抜けるということでしょう。
英語は https://en.wikipedia.org/wiki/Cerium(IV)_oxide
”It is an important commercial product and an intermediate in the purification of the element from the ores. The distinctive property of this material is its reversible conversion to a non-stoichiometric oxide.”
ore オーア 鉱石
reversible conversion 可逆的変換
“After extraction of the metal ions into aqueous base, Ce is separated from that mixture by addition of an oxidant followed by adjustment of the pH. This step exploits the low solubility of CeO2 and the fact that other rare-earth elements resist oxidation.”
extraction 抽出
aqueous base アルカリ水溶液
exploit 利用する、搾取する
resist oxidation 酸化に抵抗する（Ce以外のランタノイド元素は4価になりにくい）
“The principal industrial application of ceria is for polishing, especially chemical-mechanical planarization (CMP). For this purpose, it has displaced many other oxides that were previously used, such as iron oxide and zirconia. For hobbyists, it is also known as “opticians’ rouge”.”
principal 第一の
hobbyists 工作が趣味の人
optician 光学技術者
rouge ルージュ フランス語で赤、口紅、頬紅、ですが、ここでは研磨剤としての弁柄(赤茶色のFe2O3, インドのベンガル地方から伝来したため「べんがら」と呼ばれる）
“In its other main application, CeO2 is used to decolorize glass. It functions by converting green-tinted ferrous impurities to nearly colorless ferric oxides.”
decolorize glass ガラスの色消し
green-tinted 緑がかった色の
ferrous oxide FeO
ferric oxide Fe2O3
※FeO→Fe2O3が起って色が消えるそうです。CeO2が酸化触媒になるのか、酸素をFeに渡すのかどちらでしょうか。どっちもありうると思います。色が消える電子的な機構も面白そうです。Fe3+の呈色はちょっとややこしいです。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/minerj1953/7/5/7_5_445/_pdf
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10299688440 ← 「お助け」としてAI(GPT-4, Claude3)が回答していますね。