高校化学｜リチウム（Li）の性質と反応：大学入試頻出ポイント
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リチウム（Li）は周期表第1族に属するアルカリ金属の一つです。
アルカリ金属の共通性を理解するうえで欠かせない元素であると同時に、他のアルカリ金属とは異なる性質（例外）をもつことが、大学入試では特に重要視されます。
本記事では、
- リチウムの基本的な性質
- 水・酸素・ハロゲンとの反応
- 他のアルカリ金属との違い
- リチウムイオン電池との関連
を、高校化学の範囲に絞って整理します。
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リチウム（Li）の基本データ【入試頻出】
まずは、リチウムの基本情報を確認しましょう。
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 元素記号 | Li |
| 原子番号 | 3 |
| 周期 | 第2周期 |
| 族 | 第1族（アルカリ金属） |
| 価電子 | 1個 |
| 炎色反応 | 赤色 |
👉 「第2周期のアルカリ金属」という点が、後の性質の違いにつながります。
物理的性質：最も軽い金属
リチウムは、すべての金属の中で最も軽いという特徴があります。
- 密度が非常に小さい
- 水に浮く
- ナイフで切れるほどやわらかい
これらはアルカリ金属に共通する性質ですが、リチウムは特に顕著です。
📌 入試ポイント
「水に浮く金属」「最も軽い金属」と聞かれたら、リチウムを即答できるようにしましょう。
化学的性質①：水との反応
リチウムは水と反応し、水酸化リチウムと水素を生じます。
反応式
- 反応はナトリウムより穏やか
- 発生する気体は水素
👉 ここが重要です。
なぜ反応が穏やかなのか？
アルカリ金属は下に行くほど反応性が高くなります。
Li ＜ Na ＜ K ＜ Rb ＜ Cs
リチウムは最上段にあるため、最も反応性が低いのです。
📌 入試ポイント
「アルカリ金属＝すべて激しく反応」と思い込むと失点します。
化学的性質②：酸素との反応【例外性が重要】
アルカリ金属は酸素と反応して酸化物を作りますが、
リチウムだけは生成物が異なります。
| 金属 | 主な生成物 |
|---|---|
| リチウム | 酸化リチウム（Li₂O） |
| ナトリウム | 過酸化ナトリウム（Na₂O₂） |
| カリウム以降 | 超酸化物（KO₂ など） |
反応式
👉 リチウムは通常の酸化物を作る
👉 これが第2周期元素の特徴です。
📌 入試ポイント
「酸素との反応で何ができるか」は、必ず比較問題で出るテーマです。
化学的性質③：ハロゲンとの反応
リチウムはハロゲン（F₂, Cl₂ など）と反応し、イオン結晶を作ります。
例：塩素との反応
- 生成物：塩化リチウム（LiCl）
- 白色の結晶
ここで重要なのは、LiClの結合の性質です。
リチウム化合物の特徴：共有結合性が強い
リチウムイオン（Li⁺）は、
- イオン半径が非常に小さい
- 電荷密度が大きい
という特徴をもっています。
そのため、
👉 他のアルカリ金属の化合物より共有結合性が強い
具体例
- LiCl は水に溶けやすい
- 炎色反応の色が弱い
📌 入試ポイント
「リチウム化合物は例外的に共有結合性が強い」
これは頻出暗記事項です。
炎色反応：赤色
リチウムは炎色反応で赤色を示します。
| 元素 | 炎色 |
|---|---|
| Li | 赤 |
| Na | 黄 |
| K | 紫 |
📌 入試では
- 元素の同定
- 実験問題
でよく使われます。
リチウムイオン電池と高校化学
リチウムは、リチウムイオン電池として私たちの生活にも深く関わっています。
なぜリチウムが使われるのか？
- 非常に軽い
- イオンになりやすい
- 電位差が大きい
👉 高エネルギー密度の電池が作れる
高校化学では、
- 「リチウムが電池材料として優れている理由」
を定性的に説明できることが求められます。
大学入試でのまとめ
最後に、入試直前チェック用に整理します。
- リチウムは最も軽い金属
- 第1族だが第2周期元素
- 水との反応は比較的穏やか
- 酸素とは Li₂O を生成
- 化合物は共有結合性が強い
- 炎色反応は赤色
👉 「アルカリ金属の中の例外」
これがリチウム最大のキーワードです。
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