โลหะแอลคาไล (หมู่ 1)

อิเล็กตรอนวงนอกหนึ่งตัว

โลหะแอลคาไลทุกชนิดมีอิเล็กตรอนวงนอกหนึ่งตัวในออร์บิทัล s การจัดเรียงอิเล็กตรอนจึงลงท้ายด้วย ns¹ ลิเทียมคือ [He] 2s¹ และโซเดียมคือ [Ne] 3s¹ การสูญเสียอิเล็กตรอนนั้นเหลือการจัดเรียงที่เสถียรของแก๊สมีตระกูลก่อนหน้า โลหะแอลคาไลจึงเกิดไอออน 1+ ได้ง่าย เช่น Li⁺ Na⁺ และ K⁺ ไม่เคยพบอยู่อิสระในธรรมชาติ และเก็บไว้ใต้น้ำมันในห้องปฏิบัติการ

สมบัติทางกายภาพ

โลหะแอลคาไลอ่อนพอจะตัดด้วยมีดได้ และพื้นผิวสีเงินที่เพิ่งตัดจะหมองภายในไม่กี่วินาทีในอากาศ ลิเทียม โซเดียม และโพแทสเซียมมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ และจุดหลอมเหลวต่ำสำหรับโลหะ ตั้งแต่ประมาณ 180 °C ของลิเทียมลงมาถึง 28 °C ของซีเซียม สารประกอบของพวกมันทำให้เปลวไฟมีสี คือ แดงเข้มสำหรับลิเทียม เหลืองส้มสำหรับโซเดียม และม่วงอ่อนสำหรับโพแทสเซียม

ปฏิกิริยากับน้ำและธาตุอื่น

โลหะแอลคาไลทุกชนิดทำปฏิกิริยากับน้ำเกิดไฮดรอกไซด์และก๊าซไฮโดรเจน 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂ สารละลายไฮดรอกไซด์เป็นเบสแรง ซึ่งเป็นที่มาของชื่อหมู่ ลิเทียมเกิดฟองอย่างสม่ำเสมอ โซเดียมหลอมเป็นก้อนกลมและพุ่งไปมาบนผิวน้ำ โพแทสเซียมลุกเป็นเปลวไฟสีม่วงอ่อน และรูบิเดียมกับซีเซียมทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงจนระเบิด

พวกมันยังรวมกับอโลหะโดยตรง เกิดเกลือไอออนิกสีขาวกับคลอรีน (2Na + Cl₂ → 2NaCl) และออกไซด์ในอากาศ เช่น 4Li + O₂ → 2Li₂O

แนวโน้มลงไปตามหมู่

ทุกครั้งที่ลงไปตามหมู่จะเพิ่มชั้นอิเล็กตรอนหนึ่งชั้น อิเล็กตรอนวงนอกจึงอยู่ไกลจากนิวเคลียสมากขึ้น ถูกบังมากขึ้น และสูญเสียได้ง่ายขึ้น ความว่องไวต่อปฏิกิริยาจึงเพิ่มขึ้นจากลิเทียมถึงซีเซียม รัศมีอะตอมเพิ่มขึ้น ขณะที่พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่งและจุดหลอมเหลวและจุดเดือดลดลง ความหนาแน่นโดยทั่วไปเพิ่มขึ้น แม้ว่าโพแทสเซียมจะมีความหนาแน่นน้อยกว่าโซเดียม แฟรนเซียมศึกษาได้ยาก เพราะไอโซโทปที่มีอายุยาวนานที่สุดของมันมีครึ่งชีวิตเพียง 22 นาที

การใช้งานของโลหะแอลคาไล

ลิเทียมให้พลังงานแก่แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนแบบชาร์จได้ในโทรศัพท์และรถยนต์ไฟฟ้า และลิเทียมคาร์บอเนตเป็นยารักษาโรคไบโพลาร์ โซเดียมพบในเกลือแกง (NaCl) เบกกิ้งโซดา (NaHCO₃) และโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ใช้ทำสบู่ โพแทสเซียมเป็นสารอาหารที่จำเป็นและเป็นส่วนผสมหลักของปุ๋ย และนาฬิกาอะตอมซีเซียมใช้นิยามหนึ่งวินาที