四ホウ酸リチウム

四ホウ酸リチウム：性質、製法、用途、そして毒性

四[ホウ酸]]リチウム]は、[[ホウ酸とリチウムの化合物であり、様々な産業分野で利用されている物質です。しかし、その有用性と同時に、発生毒性や眼への強い腐食性も持ち合わせており、取り扱いには細心の注意が必要です。本稿では、四ホウ酸リチウムの性質、製法、用途、そして毒性について詳細に解説します。

物理的性質

四ホウ酸リチウムは、密度2.349g/cm³の白色結晶性固体です。融点は916～930℃と報告されており、水への溶解度は高く141g/Lに達します。一方、アルコールには溶けません。結晶構造は正方晶系に属し、独特の結晶面を持つ双晶を形成することもあります。また、無水物だけでなく、16水和物、5水和物、3水和物などの水和物も存在し、温度変化によって異なる水和状態となります。3水和物は、X線回折分析によってLi(H₂O)B₂O₃(OH)の構造を持つことが確認されています。

製法

四ホウ酸リチウムは、主に以下の2つの方法によって合成されます。

1. [水]]溶液反応: 水酸化リチウム]と[ホウ酸]を[[水溶液中で反応させ、その後溶媒を蒸発させることで得られます。この方法では、一般的に3水和物が生成されます。

化学式：2LiOH + 4H₃BO₃ → Li₂B₄O₇・3H₂O + 4H₂O

2. 固相反応: 炭酸[リチウム]と[ホウ酸]]を混合し、加熱することで合成できます。この場合、炭酸リチウムは熱分解して酸化リチウム]となり、[ホウ酸も脱水して酸化ホウ素]となるため、最終的には酸化[[リチウムと酸化ホウ素の反応となります。

化学式：Li₂O + 2B₂O₃ → Li₂B₄O₇

さらに、天然資源である塩湖の鹹水などから、ホウ酸とリチウムを濃縮することによっても得られます。析出する水和物の種類は、温度や共存物質などの条件によって異なります。大型単結晶を得るには、チョクラルスキー法が用いられます。

用途

四ホウ酸リチウムの優れた特性から、様々な用途に利用されています。

潤滑剤・グリース: 潤滑剤やグリースの添加剤として、摩擦低減効果を発揮します。
光学材料: 160nm以上の波長の光を透過し、高い非線形光学特性を持つため、レーザーやセンサーなどの光学素子に用いられます。特に、高品質な単結晶は、表面弾性波素子などにも利用されます。
熱ルミネッセンス線量計: 有効原子番号が人体の値に近いため、生体被曝線量測定用の線量計の発光材料として使用されます。リチウムとホウ素は、熱中性子吸収断面積の大きな同位体を含んでいるため、中性子線にも鋭敏に反応します。
LB緩衝液: 分子生物学の分野では、DNAやRNA、タンパク質のゲル電気泳動における緩衝液として使用されます。リチウムイオンの特性により、他のアルカリ金属のホウ酸塩と比較して、高電圧耐性、低発熱、高分離能を実現します。
* 蛍光X線分析: ガラスビード法による粉体試料の前処理において、融剤として利用されます。

毒性

四[ホウ酸]]リチウムは、経口摂取されると胃腸でホウ酸イオンとリチウムイオンに解離し、容易に吸収されます。急性経口毒性試験の結果から、ラットに対する経口半数致死量]は300～2000mg/kgと推定され、GHS分類では経口急性毒性区分4に分類されます。また、発生毒性も認められており、[無有害作用量]は50mg/kgとされています。反復投与毒性試験では、高用量投与により体重減少や[[血液学的指標の変化、脾臓肥大などが観察されています。さらに、眼への強い腐食性を持ち、ウサギを用いた試験において不可逆的な角膜・結膜損傷が確認されており、GHS分類では眼に対する重篤な損傷・眼刺激性区分1に分類されます。これらの毒性情報から、四ホウ酸リチウムの取り扱いには、適切な保護具の着用と安全管理が不可欠です。

まとめ

四ホウ酸リチウムは、その優れた特性から様々な用途に利用されていますが、同時に発生毒性や眼への強い腐食性も併せ持つ物質です。安全に取り扱うためには、その性質と毒性を十分に理解し、適切な安全対策を講じる必要があります。この情報は、専門家の助言に代わるものではありません。

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