鹼金屬：清單、性質與反應（第 1 族）

鹼金屬是週期表第 1 族的六種元素：鋰、鈉、鉀、銣、銫和鍅。它們是柔軟、閃亮的金屬，也是所有金屬中反應性最強的。氫也位於第 1 族的頂端，但它是非金屬，不是鹼金屬。

一個最外層電子

每種鹼金屬在 s 軌域中都有一個最外層電子，所以它的電子組態以 ns¹ 結尾：鋰是 [He] 2s¹，鈉是 [Ne] 3s¹。失去那個電子後，就剩下前一種稀有氣體的穩定排布，因此鹼金屬很容易形成 1+ 離子，例如 Li⁺、Na⁺ 和 K⁺。它們在自然界中從不以游離態存在，在實驗室中要浸在油中保存。

鹼金屬柔軟得可以用刀切開，新切開的銀色表面在空氣中幾秒內就會失去光澤。鋰、鈉和鉀的密度比水小，而熔點對金屬來說很低，從鋰的約 180 °C 到銫的 28 °C。它們的化合物會使火焰呈色：鋰為深紅色，鈉為黃橙色，鉀為淡紫色。

所有鹼金屬都會與水反應，生成氫氧化物和氫氣：2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂。氫氧化物溶液呈強鹼性，這就是這個族名稱的由來。鋰平穩地冒泡，鈉熔成一個球並在水面上疾馳，鉀會爆出淡紫色火焰，而銣和銫的反應則像爆炸一樣劇烈。

它們也能與非金屬直接化合，與氯形成白色的離子鹽（2Na + Cl₂ → 2NaCl），在空氣中則形成氧化物，例如 4Li + O₂ → 2Li₂O。

沿著族每往下一步，就多一個電子層，所以最外層電子離原子核更遠、受到更多屏蔽，也更容易失去。因此，反應性從鋰到銫逐漸增強。原子半徑增大，而第一游離能以及熔點和沸點則下降。密度一般上升，不過鉀的密度比鈉小。鍅很難研究：它壽命最長的同位素半衰期只有 22 分鐘。

鋰為手機和電動車中的可充電鋰離子電池提供電力，碳酸鋰則是治療躁鬱症的藥物。鈉存在於食鹽（NaCl）、小蘇打（NaHCO₃）和製皂所用的氫氧化鈉中。鉀是必需營養素，也是肥料的主要成分，而銫原子鐘則定義了「秒」。