Лужні метали (1-ша група)

Один зовнішній електрон

Кожен лужний метал має один зовнішній електрон на s-орбіталі, тож його конфігурація закінчується на ns¹: літій — [He] 2s¹, а натрій — [Ne] 3s¹. Утрата цього електрона залишає стійку конфігурацію попереднього інертного газу, тому лужні метали легко утворюють йони 1+, як-от Li⁺, Na⁺ і K⁺. У природі їх ніколи не знаходять у вільному вигляді, а в лабораторії зберігають під шаром олії.

Фізичні властивості

Лужні метали достатньо м'які, щоб їх різати ножем, а свіжа сріблиста поверхня тьмяніє на повітрі за кілька секунд. Літій, натрій і калій менш щільні, ніж вода, а температури плавлення низькі для металів: від близько 180 °C для літію до 28 °C для цезію. Їхні сполуки забарвлюють полум'я: літій — у малиново-червоний, натрій — у жовто-оранжевий, калій — в ліловий.

Реакції з водою та іншими елементами

Усі лужні метали реагують із водою, утворюючи гідроксид і водень: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂. Розчин гідроксиду сильно лужний, що й дало назву родині. Літій рівномірно шипить, натрій плавиться в кульку й шмигає по поверхні, калій спалахує ліловим полум'ям, а рубідій і цезій реагують вибухово.

Вони також безпосередньо сполучаються з неметалами, утворюючи білі йонні солі з хлором (2Na + Cl₂ → 2NaCl) та оксиди на повітрі, наприклад 4Li + O₂ → 2Li₂O.

Тенденції вниз по групі

Кожен крок вниз по групі додає електронну оболонку, тож зовнішній електрон далі від ядра, краще екранований і легше віддається. Тому реакційна здатність зростає від літію до цезію. Атомний радіус збільшується, а перша енергія іонізації, температури плавлення й кипіння зменшуються. Густина загалом зростає, хоча калій менш щільний, ніж натрій. Францій важко досліджувати: період піврозпаду його найдовгоживучішого ізотопа становить лише 22 хвилини.

Застосування лужних металів

Літій живить літій-іонні акумулятори в телефонах та електромобілях, а карбонат літію є ліками від біполярного розладу. Натрій міститься в кухонній солі (NaCl), харчовій соді (NaHCO₃) і гідроксиді натрію, що використовується для виготовлення мила. Калій є необхідною поживною речовиною та головним інгредієнтом добрив, а цезієві атомні годинники визначають секунду.