化学無機物質理科

リチウムイオン電池で話題のリチウムも含む「アルカリ金属」とは?その特徴と豊富な用途を未来の科学者ライターがわかりやすく解説!

カリウム

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カリウムと聞くと、果物を思い浮かべる人が多いかもしれません。食べ物の中で果物は最も多くカリウムを含み、その中でもバナナが最も多く含んでいます。カリウムは、人間が生きていく上で重要な元素なのです。

また、カリウムは肥料の三大要素である窒素、リン酸、カリウムのうちの1つでもあります。カリウムは人間にだけでなく、植物にとっても重要な要素なのです。

ルビジウム

ルビジウムは、安定同位体という安定した姿がルビジウム85(質量数が85のルビジウム)の1つしかなく、他の同位体は全て不安定です。

この不安定なルビジウムは、長い時間をかけて放射線を放出しながら別の元素に変わってしまいます。このような同位体を放射性同位体といいますが、実は放射性同位体が多く利用されているのです。

ルビジウム87(質量数が87のルビジウム)は主に年代測定に用いられます。ルビジウム87はβ線を放出して、周期表で隣に位置するストロンチウムに変化するのですが、この現象を、β線が放出されることから「β崩壊」と呼ぶのです。

ルビジウム87を用いる年代測定では、発掘物のルビジウム87の含有量によって何年前のものかが分かるのですが、この測定方法は、「ルビジウム―ストロンチウム法」と呼ばれます。

ルビジウムの放射性同位体はもう一つ、用途があり、それはルビジウム原子時計というものです。これは次の項目で、セシウム原子時計とともに説明します。

セシウム

セシウムは、前述の通り、原子時計に利用されています。原子時計とは、原子から放出される、マイクロ波という種類の電磁波の周波数によって、時間を測ることのできる時計です。

従来、1秒の長さは地球の自転や公転などによって定義されていましたが、実は現在は、セシウム133の出すマイクロ波の周波数によって定義されています。原子時計はかなり正確で、ルビジウム原子時計は1年に0.1秒、セシウム原子時計は30万年に1秒しか誤差が生じません。

この原子時計の時間を電波で受信し、時を刻んでいるのが電波時計です。

フランシウム

フランシウムは最も重いアルカリ金属です。このフランシウムと言う名前は、発見者の出身国であるフランスにちなんで名付けられました。

この物質は非常に不安定な物質で、安定同位体を持たず、すべての同位体が放射性同位体です。半減期を見てみると、前の項目で取り上げたルビジウム87が約488億年であるのに対し、フランシウムの半減期はなんと、22分という短さ。

これを見れば、フランシウムがいかに不安定な元素かが分かるでしょう。

アルカリ金属は似た性質を持ちながら、それぞれ特有の性質を持つ

このようにアルカリ金属は互いに似ている性質を持つ一方、それぞれの特有の性質も存在します。

もう少し細かく調べてみると、身近なところにアルカリ金属を発見することが出来るでしょう。

金属でありながら、食べ物や生体に関わりが深い物質、それがアルカリ金属です。

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