水酸化リチウム:性質、製造、そして多様な用途
[水]]酸化リチウム]は、[[リチウムの代表的な
水酸化物で、
吸湿性のある白色固体として存在します。
水によく溶け、強アルカリ性を示すことから腐食性も持ち合わせています。
エタノールへの
溶解度は低いものの、
水溶液は高いアルカリ性を示し、取り扱いには注意が必要です。市販品には、無
水物と
水和物の二つの形態があります。
製造方法
[水]]酸化リチウムは、いくつかの方法で合成できます。純粋な酸化
リチウム]に
[水を反応させることで得られる他、工業的には炭酸
リチウム]と[[水酸化カルシウム(Ca(OH)₂)の反応によって製造されます。後者の反応では、炭酸カルシウム(CaCO₃)が副産物として生成されます。金属
リチウムを直接
水と反応させることも可能ですが、この反応は非常に激しく発熱するため、危険を伴います。発生する
水素ガスは空気中で燃焼し、明るい炎を上げます。このため、
リチウムイオン電池は
水との接触を厳しく避けなければなりません。
物理化学的性質
水酸化
リチウムは、
リチウムイオンと
水酸化物イオンからなる
イオン結晶です。他のアルカリ金属の
水酸化物と比較すると、
溶解度は低く、潮解性(空気中の
水分を吸収して溶ける性質)も示しません。塩基強度も比較的弱めです。
水への溶解は発熱反応ですが、他のアルカリ金属
水酸化物と比べると発熱量は少なめです。
水溶液から
析出する固体は一
水和物(LiOH・H₂O)であり、これも発熱的に溶解します。この一
水和物は加熱や真空乾燥、
五酸化二リンによる脱
水によって無
水物へと変化します。
熱的安定性も他のアルカリ金属
[水]]酸化物に比べて低く、強熱すると水を失って酸化
リチウム]になります。また、[[水酸化
リチウムは固体、
水溶液ともに
二酸化炭素を吸収しやすい性質があり、濃度が高い
水溶液に
二酸化炭素を通すと炭酸
リチウムが沈殿します。
様々な用途
水酸化
リチウムは、その化学的性質から様々な用途に用いられています。蓄電池の電解質、写真の現像液、重合反応の
触媒として利用される他、
セラミックスの原料や、
ステアリン酸リチウムなどの他の
リチウム化合物の合成にも用いられます。特に注目すべきは、
二酸化炭素吸収剤としての用途です。1グラムの無
水水酸化
リチウムは、約450ミリリットルの
二酸化炭素を吸収できます。この性質を利用して、
宇宙船や潜
水艦、閉鎖系循環呼吸器(リブリーザー)などで、呼気中の
二酸化炭素除去に用いられています。
アポロ13号では、月着陸船に搭載された
水酸化
リチウムキャニスターが乗組員の生命維持に大きく貢献しました。さらに、
加圧水型原子炉の冷却材中の
ホウ酸の中和にも利用されています。
水酸化
リチウムは、その強アルカリ性と
二酸化炭素吸収能という特性を活かし、現代社会の様々な技術を支える重要な物質です。