リチウムの愚問｜掲示板スレッド

周期表の重い、軽いの意味
→原子一つずつに注目してみた場合にその原子が重いか、軽いか

原子は陽子、中性子、電子からなっています。
電子の重さは陽子、中性子の重さと比べて、ものすごく軽いため、
原子の重さは陽子と中性子の数によって左右されると考えられます。
そこで、陽子と中性子の合計を質量数とよ呼び、１２Cなどのように、元素記号の左肩に示します。

また、周期表は、原子番号順（陽子の数）に元素を並べ、その後、
それぞれが持つ物理的、化学的性質が似たもの同士が並ぶように決められた規則に従って配列した表です。
基本的に、陽子の数が増えるに従い中性子の数も同様に増えていくため、周期表の下の方にある元素は、
原子一つの重さで比較すると、上の方にある元素と比べ、重くなります。



空気に浮かぶ事はできない理由について

「浮く、沈む」というのは、「重さのある物体が重力に対して移動する」
ということであることを理解する必要があります。

地球上にある全ての物には重力がかかっており、そのため、「りんごは木から落ちる」のです。
物体が宙に浮いていたり、空に向かって動いたりする場合、
重力を打ち消す事ができるような力がその物体には働いています。
（例えばボールを投げた力や上から吊るす力など。）
さて、リチウムを電池から取り出せたと仮定します。取り出した瞬間、
その物体がふわりと浮く事はありません。地球上にある限り、重力が働いているためです。
ただ、宇宙空間で取り出した場合、重力がかからないためふわりと浮きます
（この場合、実験者の体も浮いていますが。。）


ちなみに、金属リチウムは水と反応して水素を発生したりとすごく危険です。
また、リチウム電池は、リチウム単体を負極として用いていない場合もあるみたいです
（すなわち、分解したからといって、リチウム単体が得られるとは限らないです）。
フッ素入りの歯磨き粉やカルシウム入りの化合物のように、元素が入っていると言われていても、
単体が入っているとは限らない事（単体と化合物の違い）も、
この機会に知っていた方がよいかも知れないですね。。

》先日フト見ると愚息が、リチウム電池を切り刻んでおり、

大変危険です。厳しく注意してあげてください。

もと化学屋様へ、
ご注意！様へ


お返事遅くなり申し訳ございませんでした。
愚息と一緒に拝読させていただきました。


ふんふん、うなずきながら読んでおりました。
全てを明確に理解できたようではございませんでしたが、
とにかく私が説明するより、かなり納得したようです。
また、初めての質問でしたので、お答えくださった
事にも感動しておりました。ありがとうございました。
「理解する必要があります」「知っておく必要があります」
というところ、勉強になったようです。

また、二度とリチウム電池を切り刻みません。と申しておりました。


・・ところで、基礎知識がない上に、さらなる愚問ですので
スルーしていただいても構わないのですが、
「重さのある物体が重力に対して移動する」の説明を読みつつ、
ヘリウムの風船が浮かぶのが、　なんとなくピンと来ないようで、
上に働く力がかかっているのか？　浮力？
・・・それから派生し、気体にも重力が働くのかな・・など申しておりました。
どんな感じでしょうか　　お礼の書き込みついてでに
おもわず質問してしまいましただけですので、
これからいろいろ調べてみます。すみません、お気にならずに

ありがとうございました。

ヘリウムの風船が浮かぶ理由

簡単に言うと、風船には、その風船の押しのけた分の空気の重さが上向きに加わります。

仮に、風船内の空気の重さを１０ｇとします。
（※今回は風船の重さを無視して考えます）

それに対し、５ｇのヘリウムの入った風船には、上向きに１０ｇ分の浮力が加わります。
（空気は窒素、酸素、アルゴンなどの分子、原子で構成されています。
ヘリウムはこれらの原子や分子と比べ、軽い原子です。）

重量５ｇから浮力１０ｇを引いた５ｇが、浮力として上向きに働いて、浮くのです。



気体にも重力が働くのか
→働きます。

宇宙空間は真空であるのに対し、地球上には空気があります。
これは、地球の重力が酸素分子などにはたらいているためです。

もと化学屋様

またの丁寧なご指導ありがとうございます。
愚息も何度も何度も読んでおりました。

私も、風船が浮かぶことに、こんなきちんとした
理屈があるなんて！（理屈があるから浮かんだのですよね）

うちの家族の中では、化学屋様は、
（福山さんの映画より）ガリレオ様になりました。

きっと、違った視点で世の中が見えているん
だろうな～なんて、話題の方になりました。

まだまだ、基礎知識が足りず全てを明確に
理解できているわけではないようですが、
今回質問させて頂き本当に良かったと思います。

親子で理科への興味が更にわきました。
ありがとうございました。

もと化学屋さんに補足

気体でも液体（例えば水に浮かぶ船）でも押しのけた気体あるいは液体の
体積分の重さより軽ければ浮かぶわけです。つまり同じ体積あたりの重量
（比重）が浮かぶか落ちるかに重要になります。

気体とは、それを構成する分子（ヘリウムの場合は単体の原子）が、ほとんど
自由に飛び回っていて、お互いに衝突して跳ね返っている状態です。液体だと
分子間の引力が強く、形を変えることが出来ますが、かなり密集している状態。
つまり比重が大きくなりますので、液体では浮かぶことはできません。もちろん
固体状態でも、ほとんどの気体より比重が大きいので浮かぶことはできません。

水分子(H2O)も酸素(O2)や窒素(N2)よりも分子あたりの重さは軽いですが、水は
液体状態では空気中に浮かばないわけです。

で、問題のリチウムですが、原子あたりの質量はすくないですが、金属でして
常温常圧では気体状態になれません。リチウム電池の中では、イオン状態で
水溶液になっています。塩化ナトリウム水溶液（つまり食塩水）のナトリウムと
同じ状態です。というわけで、浮かぶことはできません。

三相様


確認遅くなりました。
さらなる書き込み頂きましたこと、
感謝申し上げます。

後ほど愚息と拝読させていただきます
ありがとうございました。