リチウム  誰もがお世話になっている金属です(p3)

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身の回りにあってそして知っているようであまりよく知らない元素に、携帯電話やいろいろな電子機器を動かすもとになっているリチウム電池の「リチウム」があります。

リチウム電池

最初に周期表から少し・・・

周期表

このHPではこの周期表を常用してイメージしていただけるように随時示すようにしています。

枠中の赤字が原子番号、黒字が元素記号です。元素番号は陽子の数と同じです。色付けしている金属・半金属のうち話題性の高い元素を取り上げて紹介しています。

水兵リーベ・・・と、3番めにでてくるのがLi(リチウム)です。

リチウム Li

英語名がLithiumで、ここではリチウムと表記することにします。

原子番号3のリチウムは、スマホなどのリチウム電池などで誰もがお世話になっています。

もっともよく用いられているのは二酸化マンガンリチウム電池(CR・FR)やリチウムイオン電池(Li-ion)で、タフで使いやすいのがいいのですが、劣化して爆発したという例もありますので、取り扱いには注意しなければなりませんね。

元素の合成は、宇宙がビックバンから始まり、その時に多くの元素がまき散らかれました。

その時、やはり軽くて生成しやすい H(水素)→He(ヘリウム)の原子番号の順で生成して、量もその順なので、その次に軽い順でいえば、原子番号3のリチウムがたくさんできるはずなのですが、そうではなくて O(酸素)→C(炭素)→Ne(ネオン)→N(窒素)と続いているようです。

これは核融合反応の進みやすさのために、その順番になっているようです。

希ガスのネオンNeが、大気の80%も含まれる窒素Nより多いというのも面白い事実ですね。

リチウム= 金属 軽い 酸化しやすい

金属とは、上の周期表での金属元素とその合金で、光沢(金属光沢)があり、展性・延性を有し、電気・熱をよく伝える性質があるものを指します。

このリチウムも金属で、大きな特徴は金属中で最も軽いことです。

比重は0.53(水は1)ですのでリチウムは水に浮きます。

そして、リチウム単体は、非常に酸化しやすいので、空気に触れさせないようにしなければなりませんが、リチウムを水やガソリンに入れて保存すると浮いてしまって保存できないために、その表面にワセリンなどの油脂を塗って酸化しないようにして保存されます。

酸化すると発熱しますので単体で使う場合は注意しないといけません。

このために「合金にして」使用することでそれを防ぐ方法もその一つです。

主な用途は 電池 耐水性グリス 触媒 花火の赤色 など

【電池】

最も一般的な1次電池(コイン型の充電できないもの)では電圧が3Vの「二酸化マンガンリチウム電池」で、CR系と呼ばれるものです。

その他の種類で3V出ないものや充電するリチウムイオン電池(2次電池)などがあります。

マンガン電池の10倍の電気容量を持つリチウム電池は、リチウムまたは酸化時の危険を防ぐためにアルミとの合金にして陰極に用い、リチウム塩を有機溶剤で溶かしたものなどが電解液に用いられています。

この電解液が漏れたりリチウムの酸化が原因の事故につながりやすいので、過電圧充電や外装を傷つけることなどは危険です。

長時間使用すると外装が膨張するなどの変形しますので、もしも外観に異常があれば、直ちに使用を中止しなければなりません

【グリス・触媒など】

自動車用グリスの3割は耐水性が高く、融点が200℃を超えるステアリン酸リチウムグリスが使用されています。

炭酸リチウムは強化ガラスの原料や陶磁器の釉薬として、また、合成ゴムイソプレンの触媒として炭素との有機化合物が使われています。また、リチウムイオン電池の+極のコバルト酸リチウムの原料です。

単体では危険性が高いリチウムですが、このような化合物として様々な用途に用いられています。

炭酸リチウムなどのリチウム塩は躁うつ病の治療薬として使用されます。

もちろんこれも過剰に摂取すると肝臓障害の可能性がある毒物です。サプリメントとして販売されているものもありますが、お医者さんの処方によらなければなりません。

【炎色反応】

炎色反応ncsm.city.nagoya.jpの資料より炎色反応の色

ガスバーナーで燃やすと、金属固有の色が出ます。

これを炎色反応といいますが、リチウムの塩類はストロンチウムとともに花火の赤色の発色剤として利用されます。

リチウムのその他の雑学

リチウムの産地で有名なのはチリのアタカマ塩湖、ボリビアのウユニ塩湖リンコン塩原などで世界の8割が産出されています。

アタカマ塩湖 ウユニ塩湖

アタカマ塩湖(上)とウユニ塩湖(下)(いずれもインターネットの記事から)

アタカマ塩湖の塩の中には0.15%のリチウムが含まれるといわれています。

ここは(ウユニ塩湖もそうですが)、かつては海でありアンデス山脈が隆起してできた時に水が干上がって塩湖になったと考えられています。

海水にリチウムが含まれているのですが、現在の海水の構成成分を見ると、ナトリウムNaが約32%なのに対してリチウムは0.0004%程度ですので、普通の海水から直接採取するにはコストがかかりすぎることから、現在、リチウムの採取は、塩湖またはペタル石、リチア(リシア)雲母(紅雲母)、リチア(リシア)輝石などの鉱石から採取されています

ペタル石やリチア輝石はブラジルなどの赤道近くの産出が多いようで、リチア輝石はパワーストーンで名高い「クンツァイト」として非常にきれいな宝石になる鉱石です。

リチウムの語源はギリシャ語のlithos(石)からきているとされています。

1817年にペタル石から発見されており、鉱石や鉱泉に多く含まれることから、何か薬効がありそうな感じもしますが、調べてみますと人間の身体にはあまりよいという内容の記事は見つからず、むしろ有害であるという内容のほうが多いようです。

(来歴)H30.9月 誤字脱字訂正  H30.11 内容追加

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次は軽くて丈夫な金属「アルミニウム:Al」についてまとめています。

次の記事へ → アルミニウム Al

その他の記事へ→人の身体も元素で出来ている


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