リチウム (Z=3): 最新の電池の重要な要素

リチウム: 現代のテクノロジーに不可欠な元素

ザリチウム(記号 Li、原子番号 3) は、充電式電池を含む多くの技術用途で使用される、軽くて反応性のアルカリ金属です。また、天体物理学や有機化学においても重要な役割を果たしています。

重要なプロセスへのリチウムの貢献

リチウムは微量元素ではありますが、ニューロンの活動と気分の調節において調節的な役割を果たします。これは細胞膜を通過するイオンの輸送に影響を与え、特定の細胞内シグナル伝達経路 (ホスホイノシチド経路など) に関与します。人間の場合、非常に低い濃度が必要ですが、不足または過剰は神経学的影響を与える可能性があります。

発見の歴史

1817: ヨハン・アウグスト・アルフヴェドソンによる発見
リチウムはスウェーデンの化学者ヨハン・アウグスト・アルフヴェドソンによって最初に発見され、ペタライトと呼ばれる鉱物から単離されました。しかし、純粋な金属の分離に成功したのは 1855 年になってからでした。

1930年代: 産業用途
リチウムは電池や医薬品の製造、特に双極性障害の治療にすぐに用途を見出しました。

原子構造

憲法：最も一般的な同位体 (3Li) の場合は、陽子 3 個、電子 3 個、および通常は中性子 4 個です。
同位体:

• リチウム-6 (⁶Li): 同位体的に希少で、特定のタイプの原子炉で使用されます。
• リチウム 7 (⁷Li): 同位体的により豊富で安定しており、リチウムイオン電池や天体物理学用途に使用されます。

物理的性質

• 密度が 0.534 g/cm3 の軽金属で、固体金属の中で最も密度が低いです。
• 融点: 453.65 K (180.5 °C)
• 沸点: 1590 K (1317 °C)
• 熱伝導性と電気伝導性は良好ですが、銅よりも低くなります。
• 特に水と非常に反応しやすく、水酸化リチウムと水素ガスを生成します。

化学反応性

• 水と反応して水素と水酸化リチウムを生成する。
• 炭酸リチウム (Li₂CO₃) などの塩を形成し、産業や医療で使用されます。
• ハロゲンと反応してハロゲン化リチウムを形成し、さまざまな化学用途に使用されます。
• 冶金や電池で使用される強力な減速機。

産業および技術用途

• リチウムイオン電池: 携帯電話、ラップトップ、電気自動車、その他の機器に使用されます。
• リチウムの低密度を利用した特殊なガラスやセラミックスの製造。
• 航空宇宙産業: 航空機や人工衛星の製造に軽合金にリチウムを使用します。
• 医学での使用: 炭酸リチウムによる双極性障害の治療。
• 原子炉: 中性子減速材 (リチウム 6) に使用されます。

宇宙論的および天体物理学的役割

• リチウムは、ビッグバン中に大量に形成された 3 つの元素のうちの 1 つです。
• 星内での存在: 原始星の核融合の初期段階で生成されます。
• リチウムは星の大気中で観察され、星の進化に関する情報を提供します。

根本的な身体的問題

• リチウムは、材料物理学において、ますます効率の高い電池を製造するために使用されます。
• リチウム同位体は、原始元素合成と星の物理学の研究に使用されます。