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リチウム

元素記号:Li 英語名:Lithium

原子番号

原子量

融点(℃)

沸点(℃)

宇宙存在度

3

6.941

180.54

1347

57.1

 リチウムは銀白色の軟らかい金属で、ナイフで切ることが出来ます。固体元素の中で最も比重(0.534)が小さい元素です。地殻には20ppm(0.002%)ほど存在します。1817年、スウェーデンのアルフェドソンがペタル石の化学分析を行ったところ、約4%ほど、未知のアルカリ金属(コラム参照)が含まれていました。その後、炎色反応(コラム参照)によって、新しい元素であることを確かめました。以前から知られていたアルカリ金属(ナトリウムとカリウム)が動物や植物に広く含まれているのに対し、新しいアルカリ金属は鉱物から発見されました。よって、新元素の名前は、ギリシャ語のlithos(石の意)に因んでリチウムと名付けられました。
 ペタル石の他にリチア雲母とリチア輝石が、リチウムの主要な鉱石として採掘されています。海水中には約0.18ppmのリチウムが含まれており、海水からのリチウム採取技術の研究が行われています。現在、最も身近なリチウム製品は電池です。カメラや釣りの浮きなどで使用されているリチウム電池は高い電圧(3.0V)が得られ、水分のない電解液を使用しているので低温下でも利用できます。ノート型のパソコンなどで使用されているリチウムイオン電池は充電式電池で、別の充電式電池(ニッカド電池やニッケル水素電池)に比べて、軽量で、持続時間が長いのが特徴です。自動車の潤滑油(グリース)にもリチウムを含んだものが多く使用されています。炭酸リチウム(Li2CO3)は強化ガラスなどの原料になる他、うつ病の薬として服用されています。水酸化リチウム(LiOH)は二酸化炭素を吸収するので、宇宙船内部の空気浄化に利用されています。水素化リチウム(LiH)は別名で固体水素と呼ばれています。水と容易に反応して水素ガスを発生させるので、軍事用の気球で利用されていました。水爆には重水素化リチウム(LiD)が使用されています。

ペタル石

リチア雲母

リチア輝石

LiAlSi4O10

K(Li,Al)3(AlSi3O10)(OH,F)2

LiAlSi2O6

コラム「アルカリ金属」
 リチウムは周期表の左端の列に位置しています。この列に並んでいる6つの元素のうち、水素以外の5元素(リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム)には共通する様々な特徴があり、アルカリ金属というグループ名で呼ばれています。アルカリ金属の元素は、他の元素と反応しやすく、天然では単体(一種類の元素で存在する状態)として存在しません。軟らかく、融点や沸点が低く、軽いという特徴があり、単体では銀白色の金属です。
 ところで、なぜ、アルカリと呼ばれるのでしょうか。アルカリは古代アラビア人が使い始めた言葉で、植物の灰を意味していました。陸上の植物の灰には炭酸カリウムが、海藻の灰には炭酸ナトリウムが主成分として含まれています。当時は同じ物質と考えられており、どちらもアルカリと呼ばれていました。18世紀の初めまで、両者は同じ物質と考えられていました。その後、灰から抽出した物質をアルカリと呼ぶようになり、更に、抽出した物質と似た性質を示すものもアルカリと呼ばれるようになりました。現在では、狭義では、アルカリ金属の水酸化物(水酸化ナトリウムなど)を、広義では、水溶液に水酸化物イオン(OH-)を生成する物質(炭酸ナトリウムやアンモニアなど)を、アルカリと呼んでいます。

コラム「炎色反応」
 リチウムを炎の中で熱すると、赤い光を出します。この反応を炎色反応といいます。炎の中にリチウムを入れると、リチウム原子の一部は熱エネルギーを吸収し、エネルギーが低い状態から高い状態へ変化します。そして、リチウム原子のエネルギーが高い状態から低い状態へ戻る際に生じるエネルギーが、光(光エネルギー)としてリチウム原子から放出されます。炎色反応の色は金属によって異なっており、元素の簡易な分析手段として、利用されています。下記の表に主な炎色反応を掲載しました。炎色反応は娯楽にも活用されています。花火の色彩は炎色反応を利用したものです。江戸時代、火薬で発生する温度はあまり高くなく、花火で使用出来た金属は鉄と鉛だけでした。そのため、花火はマッチの炎のような色だけでした。明治時代、輸入された塩素酸カリウムが花火で使用されるようになると、花火で使用できる金属の種類が増え、様々な色彩の花火が開発されていきました。赤い光はストロンチウム、青い光は銅、黄色い光はナトリウムの炎色反応によって発生しています。

元素名 元素記号 炎色反応の色
リチウム Li 紅色
ナトリウム Na 橙黄色
カリウム K 紫色
ルビジウム Rb 深赤色
セシウム Cs 青紫色
カルシウム Ca 橙赤色
ストロンチウム Sr 深赤色
バリウム Ba 黄緑色
銅 Cu 青緑色
モリブデン Mo 黄緑色
ガリウム Ga 青色
インジウム In 藍色
スズ Sn 淡青色

隣接元素
水素
ヘリウム リチウム ベリリウム
ナトリウム

  

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