四ホウ酸リチウムのソースを表示

{{chembox
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|   Name = 四ホウ酸リチウム
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|IUPAC名=四ホウ酸二リチウム<br/>dilithium tetraborate
| Section1 = {{Chembox Identifiers
|   ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}
| ChemSpiderID = 21169645
| InChI = 1/B4O7.2Li/c5-1-9-3(7)11-4(8)10-2-6;;/q-2;2*+1
| InChIKey = PSHMSSXLYVAENJ-UHFFFAOYAA
| SMILES = [Li+].[Li+].O=BOB([O-])OB([O-])OB=O
| StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChI = 1S/B4O7.2Li/c5-1-9-3(7)11-4(8)10-2-6;;/q-2;2*+1
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| StdInChIKey = PSHMSSXLYVAENJ-UHFFFAOYSA-N
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
| CASNo = 12007-60-2
| EINECS = 234-514-3
| PubChem = 15764247
  }}
| Section2 = {{Chembox Properties
|   Formula = Li<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub>
|   MolarMass = 169.1218 g/mol <ref>{{Cite web |url=https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/15764247 |title=LITHIUM BORATE (TETRA) - Compound Summary  |publisher=[[PubChem]] |accessdate=2012-4-14}}</ref>
|   Appearance = 白色粉末
|   Density = 2.349 g/cm<sup>3</sup>, 固体<ref name="ECHA4-1"/>
|   Solubility = 141.2 g/L<ref  name="ECHA4-9">{{Cite web|title=REACH registered substances factsheets: Dilithium tetraborate - Water solubility|url=https://echa.europa.eu/registration-dossier/-/registered-dossier/25268/4/9|publisher=[[欧州化学物質庁]]|accessdate=2024-01-13}}</ref>
|   MeltingPt = 917&nbsp;{{℃}}
|   BoilingPt = 
  }}
| Section7 = {{Chembox Hazards
|   ExternalMSDS = [http://www.physchem.ox.ac.uk/MSDS/LI/lithium_borate.html External MSDS]
|   NFPA-H = 2
|   NFPA-R = 0
|   NFPA-F = 0
  }}
}}
'''四ホウ酸リチウム'''（しホウさんリチウム、lithium tetraborate）は、[[ホウ酸]]の[[リチウム]]塩である。水によく溶ける白色の固体であり、発生毒性や眼に対する腐食性を持つ。[[水酸化リチウム]]もしくは[[炭酸リチウム]]と[[ホウ酸]]の反応によって製造され、[[グリース]]や光学材料、[[線量計]]などに用いられる。

== 性質 ==
四ホウ酸リチウムは[[密度]]2.349の白色固体<ref name="ECHA4-1">{{Cite web|title=REACH registered substances factsheets: Dilithium tetraborate - Physical & chemical properties - Endpoint summary|url=https://echa.europa.eu/registration-dossier/-/registered-dossier/25268/4/1|publisher=[[欧州化学物質庁]]|accessdate=2024-01-28}}</ref>。融点は916{{℃}}<ref name="Tawalare2022">{{Cite book|title=Borate Phosphors Processing to Applications|author=Pritee K. Tawalare|editor=S. K. Omanwar, R. P. Sonekar, N. S. Bajaj|year=2022|page=290|publisher=CRC Press|isbn=9781000581249}}</ref>、917{{℃}}<ref>{{Cite book|title=Handbook of Inorganic Compounds|author= Dale L. Perry|year=2016|page=243|publisher=CRC Press|isbn=9781439814628}}</ref>、930{{℃}}<ref>{{Cite web|url=https://www.chemspider.com/Chemical-Structure.21169645.html|title=ChemSpider ID:MFCD00011083|website=[[ChemSpider]]|publisher=[[王立化学会]]|accessdate=2024-02-04}}</ref>などのデータがある。16水和物<ref name="Lijuan2012">{{Cite journal|title=Phase Equilibria of the Salt-water System of Lithium and Borate Ions|author=Lijuan YANG et al.|year=2012|journal=Advanced Materials Research|volume=549|page=123|publisher=Trans Tech Publications|doi=10.4028/www.scientific.net/AMR.549.122}}</ref>、5水和物、3水和物および無水物の形を取り、5水和物は200{{℃}}で3水和物、320{{℃}}で無水物となる<ref name="saitou1965">{{Cite book|和書 |author=斉藤一夫 |editor=柴田雄次、木村健二郎 監修 |title=無機化学全書 X-2 ホウ素、炭素、ゲルマニウム |year=1965|page=155|publisher=丸善 }}</ref><ref name="Ali1121">[[#Ali2020|Ali, Mehmet p.1121]]</ref>。3水和物は[[X線回折]]からLi(H<sub>2</sub>O)B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(OH)の構造であることが確認されている<ref name="Ali1121"/>。水に対する[[溶解度]]は141g/Lと高いが[[アルコール]]には溶解しない<ref  name="ECHA4-9"/><ref name="saitou1965"/>。

結晶は[[正方晶系]]であり、[[点群]]4mm、I4<sub>1</sub>cdの[[空間群]]を取る<ref name="maeda2015"/><ref name="Tawalare2022"/>。結晶中のリチウムは5配位を取り、BO<sub>4</sub>およびBO<sub>3</sub>ユニットの単位構造と結合している<ref name="Tawalare2022"/>。また、{100}もしくは{112}の[[結晶面]]を界面とした[[双晶]]を形成することが出来る<ref name="maeda2015"/>。

== 製法 ==
四ホウ酸リチウムは[[水酸化リチウム]]とホウ酸を水溶液中で反応させた後に溶媒の水を除去することによって得られ、この製法の場合3水和物が得られる<ref>[[#Ali2020|Ali, Mehmet pp.1121-1122]]</ref>。[[塩湖]]の[[鹹水]]のようなホウ酸およびリチウムを豊富に含む自然資源の濃縮によっても同様に四ホウ酸リチウムが得られ、温度や共存成分などの条件によって16水和物や5水和物、3水和物の形で析出する<ref name="Lijuan2012"/>。
: <chem>2LiOH + 4H3BO3 -> Li2B4O7.3H2O + 4H2O</chem>

また、[[炭酸リチウム]]とホウ酸を混合して加熱する固相反応によっても合成することが出来る。この反応において、炭酸リチウムは熱分解して[[酸化リチウム]]となり、ホウ酸も加熱によって脱水し[[酸化ホウ素]]となるため、実質的には酸化リチウムと酸化ホウ素の反応となる<ref>[[#Ali2020|Ali, Mehmet pp.1122-1123]]</ref>。
: <chem>Li2O + 2B2O3 -> Li2B4O7</chem>

四ホウ酸リチウムは融点において調和溶融{{Refnest|group="注"|二成分化合物の融解液においてその成分比が元の化合物と同一の化学量論比を保持した液相を形成すること<ref name="yamaguchi1989">{{Cite journal|和書|title=平衡状態図の基礎 (2)|author=山口喬|year=1989|journal=応用物理|volume=58|issue=1|page=106|publisher=応用物理学会|doi=10.11470/oubutsu1932.58.104}}</ref>。一致溶融、コングルエントとも<ref>{{Cite journal|和書|title=コングルエント組成と化学量論組成が一致するニオブ酸リチウムの開発|author=宇田聡|year=|journal=応用物理|volume=88|issue=10|page=653|publisher=応用物理学会|doi=10.11470/oubutsu.88.10_653}}</ref>。元の化合物とは異なる組成の液相となる場合には非調和溶融もしくはインコングルエントといい<ref name="yamaguchi1989"/>、非調和溶融する化合物の場合はチョクラルスキー法による大型の単結晶の製造が困難となる<ref>{{Patent|JP|5653169}}「フッ化物単結晶及びそれを備えた光アイソレータ」[[フジクラ]]、[[物質・材料研究機構]]</ref>}}するため[[チョクラルスキー法]]によって大型の[[単結晶]]を製造することができる<ref name="maeda2015">{{Cite journal|和書|title=周期双晶構造を有する四ホウ酸リチウムの作製と波長変換素子への応用|author=前田健作|year=2015|journal=まてりあ|volume=54|issue=12|page=634|publisher=日本金属学会|doi=10.2320/materia.54.633}}</ref>。このように製造された単結晶は[[表面弾性波]]基盤や光学材料として用いられ、特に光学材料用の四ホウ酸リチウム単結晶では結晶内の屈折率の変動が[[コヒーレンス]]に影響を与えるため高い結晶品質が求められる<ref>{{Cite journal|和書|title=光学用四ほう酸リチウム単結晶 (Li2B4O7) の育成とその紫外非線形特性|author=小松隆一ほか|year=1999|journal=レーザー研究|volume=27|issue=8|pages=541-542|publisher=レーザー学会|doi=10.2184/lsj.27.541}}</ref>。

== 用途 ==
四ホウ酸リチウムは潤滑剤や[[グリース]]に用いられる他、伝熱流体や動作油などに用いられる<ref>{{Cite web|title=Substance Infocard: Dilithium tetraborate|url=https://echa.europa.eu/substance-information/-/substanceinfo/100.031.364|publisher=[[欧州化学物質庁]]|accessdate=2024-01-13}}</ref>。また、160nm以上の波長の光を透過し高い非線形光学特性を有する事から、[[レーザー]]や[[センサー]]などの光学材料や表面弾性波装置の用途でも広く用いられている<ref name="Khalilzadeh2016">{{Cite journal|title=Single step thermal treatment synthesis and characterization of lithium tetraborate nanophosphor|author=Nasrin Khalilzadeh et al.|year=2016|journal=Journal of Materials Research and Technology|volume=5|issue=1|page=38|publisher=Brazilian Metallurgical, Materials and Mining Association|doi=10.1016/j.jmrt.2015.05.005}}</ref>。

四ホウ酸リチウムは[[有効原子番号]]7.2と人体の値(7.4)に近しい値を持つため、生体被曝線量測定用の[[熱ルミネッセンス線量計]]の発光材料としても利用されている<ref>{{Cite journal|和書|title=Li<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub>の熱蛍光特性とその不純物依存性|author=久富康義、竹内望|year=1985|journal=材料|volume=34|issue=380|page=586|publisher=日本材料学会|doi=10.2472/jsms.34.586}}</ref>。また、四ホウ酸リチウムの構成元素であるリチウムおよびホウ素は[[反応断面積|熱中性子吸収断面積]]が大きな[[同位体]]である<sup>6</sup>Liおよび<sup>10</sup>Bを含むため[[中性子線]]に対して鋭敏であることも線量計用途において利点となる<ref name="Khalilzadeh2016"/>。

研究室では[[DNA]]や[[RNA]]、[[タンパク質]]の[[ゲル電気泳動]]のための[[LB緩衝材]](Lithium Borate buffer)として使われる。ホウ酸イオンによる[[緩衝液]]としてのpH維持効果に加えて、電気泳動においてリチウムイオンは大きな水和シェルの形成や電気泳動移動度の低さなどの特性を持つため、他の[[アルカリ金属]]のホウ酸塩と比較して印加電圧への耐性が高く、発熱量が低く、分離能が高いなどの点で有用である<ref>{{Cite journal|title=Improved DNA Electrophoresis in Conditions Favoring Polyborates and Lewis Acid Complexation|author=Hari Singhal, Yunzhao R. Ren, Scott E. Kern|date=2010-06-25|journal=[[PLOS ONE]]|volume=5|issue=6|page=e11318|publisher=[[PLOS]]|doi=10.1371/journal.pone.0011318}}</ref>。

また[[蛍光X線分析]]において粉体試料を測定するための前処理法の一つであるガラスビード法の融剤として利用される<ref>{{Cite journal|和書|title=蛍光X線分析の試料調製を考える|author=市川慎太郎|journal=ぶんせき|volume=2023年10月号|page=406|publisher=日本分析化学会}}</ref>。

== 毒性 ==
四ホウ酸リチウムは水に対する溶解度が高いため、経口摂取された後は胃腸液に溶解してホウ酸イオンとリチウムイオンに[[解離 (化学)|解離]]する。ホウ酸イオンは[[消化管]]から容易に吸収されることが知られており、リスク評価の観点において四ホウ酸リチウムの経口摂取時の体内への吸収率は100%とみなされる<ref>{{Cite web|title=REACH registered substances factsheets: Dilithium tetraborate - Toxicokinetics, metabolism and distribution - Endpoint summary|url=https://echa.europa.eu/registration-dossier/-/registered-dossier/25268/7/2/1|publisher=[[欧州化学物質庁]]|accessdate=2024-01-27}}</ref>。[[OECDテストガイドライン]]423に従った急性経口毒性試験においては雌の[[ラット]]に対する2000mg/kgの経口投与で投与2日後に全数が死亡し、300mg/kgの投与では死亡例は見られなかった。この結果より経口[[半数致死量]]LD<sub>50</sub>は300から2000mg/kgの間であり、LD<sub>50</sub>のカットオフ値は500mg/kgとされ[[化学品の分類および表示に関する世界調和システム|GHS分類]]における経口急性毒性は区分4に分類される<ref>{{Cite web|title=REACH registered substances factsheets: Dilithium tetraborate - Acute Toxicity - Endpoint summary|url=https://echa.europa.eu/registration-dossier/-/registered-dossier/25268/7/3/1|publisher=[[欧州化学物質庁]]|accessdate=2024-01-27}}</ref>。

四ホウ酸リチウムは[[発生毒性]]があり、その[[無有害作用量]](NOAEL)は50mg/kgとされる。OECDテストガイドライン422に従ったラットに対する反復投与毒性試験と生殖／発生毒性スクリーニング試験の併合試験において、投与量150mg/kgの28日間反復経口投与で妊娠中の母体の体重増加率の減少や、出生後の子の体重増加率の減少および生存率の低下が観察されている。一方で[[生殖毒性]]に関しては投与量150mg/kgまで影響は観察されていない。また、反復投与における非有害な影響として雌ラットで{{仮リンク|赤血球分布幅|en|Red blood cell distribution width}}の増加や[[ヘマトクリット値]]の低下などの[[血液]]に関する指標の変化や[[脾臓]]の肥大が見られ、雄ラットおよび雌ラットの両方で脾臓における[[髄外造血]]が観察されている<ref>{{Cite web|title=REACH registered substances factsheets: Dilithium tetraborate - Toxicity to reproduction - Toxicity to reproduction|url=https://echa.europa.eu/registration-dossier/-/registered-dossier/25268/7/9/2|publisher=[[欧州化学物質庁]]|accessdate=2024-01-27}}</ref>。

OECDテストガイドライン405に従った[[ウサギ]]に対する[[in vivo]]眼刺激性/重篤な眼損傷試験においては不可逆な[[角膜]]および[[結膜]]の損傷が観測され、GHS分類における眼に対する重篤な損傷・眼刺激性は区分1に分類される<ref>{{Cite web|title=REACH registered substances factsheets: Dilithium tetraborate - Irritation / corrosion - Endpoint summary|url=https://echa.europa.eu/ro/registration-dossier/-/registered-dossier/25268/7/4/1|publisher=[[欧州化学物質庁]]|accessdate=2024-01-27}}</ref>。

== 脚注 ==
===注釈===
{{reflist|group="注"}}

===出典===
{{Reflist}}

== 参考文献 ==
*{{Cite journal|title=LITHIUM TETRABORATE PRODUCTION FROM THE REACTION OF BORIC ACID AND LITHIUM CARBONATE USING CARBON DIOXIDE|author=Ali YALÇIN, Mehmet GÖNEN|year=2020|journal=Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences|volume=38|issue=3|publisher=Yildiz Technical University|url=https://sigma.yildiz.edu.tr/article/93|ref=Ali2020}}

== 関連項目 ==
* [[ホウ酸リチウム]]
* [[LB緩衝材]]

{{リチウムの化合物}}
{{DEFAULTSORT:しほうさんりちうむ}}
[[Category:ホウ酸塩]]
[[Category:リチウムの化合物]]