E-BOMBERのアホアホブログ

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わしの電子工学用語集(81)

半導体材料がなかったら現今の電子工学が成り立たんことは当然として、金属材料がなかったら電子どころか電気系の学問全体が成り立たん。導電材料があるからこそ電気・電子回路が組めるねんからの。

 

でも導電材料言うたら銅・銀・アルミやな。アルカリ金属はどないな用途があるんやろか?

 

アルカリ金属元素

 
alkali metal element

 

金属元素の分類の一つ。周期表の第1族元素のうち、水素を除いたリチウム (Li) 、ナトリウム(Na) 、カリウム (K) 、ルビジウム (Rb) 、セシウム (Cs) 、フランシウム (Fr) の総称。反応性が極めて高く、その単体は天然に遊離して存在しない。これらの水酸化物や塩の多くがアルカリ性を示す特徴があり、灰のことを古代アラビアで「カリ」と呼んでいたことが「アルカリ」の語の由来である。

 

〔補説〕単体では硬度が低く、延性・展性に富む銀白色の金属で、導電性および熱伝導性が高い。反応性の高い理由は、原子物理学的な構造が安定な希ガス元素の最外殻に1個の電子が加わった構造のためで、水素原子には内殻に希ガス構造が存在しないので電気陰性度がそれほど低くならない点でアルカリ金属との相違がある。

 

Li 以外は乾燥空気中でも速やかに酸化され、Li を含めたアルカリ金属は全般に水と激しく反応して強アルカリの水酸化物を生成する性質があるなど、化学工業的な用途は広い。Li は一次電池リチウム電池)・二次電池リチウムイオン電池)の材料として一般に知られており、核融合炉の燃料のトリチウムは Li と中性子を核反応させて得られている。

 

Na は半導体シリコンにとって最悪の汚染物質であるが、その単体(金属ナトリウム)は高速炉の冷却材に用いられる。また、ナトリウムランプはトンネル照明に利用され、ナトリウム硫黄電池は電力用蓄電池の用途がある。

 

K も単体でその蒸気が磁気センサに用いられることがある。猛毒で知られる KCN (シアン化カリウム・青酸カリ)は電気メッキに利用されている。また、K の同位体カリウム 40)はフェルミ粒子であることから、低温物理学などの研究に用いられている。

 

フェルミ粒子

 

Rb は Cs とともに原子時計に利用される。精度は Cs 時計の方が高いが、安価で小型にできる Rb 時計の方が広く用いられ、この応用として周波数標準がある。また、Rb にもレーザ冷却など低温電子工学的用途があり、その気体はボース粒子的な振舞いを見せることからボース‐アインシュタイン凝縮の実験に利用される。

 

原子時計・レーザ冷却・ボース粒子・ボース‐アインシュタイン凝縮

 

Cs は光電子増倍管 (PMT) や撮像管などの光デバイスに利用される他、熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換する熱電子発電などへの応用が考えられている。Fr は原子物理学研究用途以外で用いられることはほとんどない。

 

(本文ここまで)

 

アルカリ金属ちゅうのは化学的活性の高い物質でもあるし、しかも放射性同位体でもしられるから、結構物騒な元素やな。そうは言うても、これらは人間生活を豊かにするんに有益な資源でもあるんで、危険やからと怯まずに研究を続けて欲しいのう。原発はあかんが。