Щелочные металлы это элементы 1-й группы, включая литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Франций радиоактивен и не имеет стабильных изотопов. Все щелочные металлы необычайно мягкие и обладают металлическими свойствами, такими как высокая электрическая и теплопроводность.

При движении вниз по группе масса, плотность и атомные радиусы увеличиваются, а температуры плавления и энергии ионизации уменьшаются. Электронная конфигурация этих элементов подразумевает, что валентная оболочка имеет только один электрон. Их низкая энергия ионизации указывает на то, что щелочные металлы легко теряют электроны, превращаясь в катионы с конфигурацией благородного газа.

Это также объясняет, почему щелочные металлы являются отличными восстановителями, причем литий является наименее химически активным, а цезий наиболее активным. Щелочные металлы активно реагируют с неметаллами, такими как галогены, с образованием солей. Реакция металлического натрия с газообразным хлором является резко экзотермической и выделяет искры и тепло.

Интенсивность реакции возрастает по группе по мере уменьшения энергии ионизации щелочных металлов. Щелочные металлы бурно реагируют с водой с образованием газообразного водорода и раствора гидроксида щелочного металла, такого как гидроксид калия, который является основой, часто используемой в мыловарении. Реакция становится более бурной для более тяжелых щелочных металлов из-за их более низкой энергии ионизации.

Тепло, выделяемое во время реакции, может даже воспламенить выделившийся водород, что приведет к пожару или взрыву. Щелочные металлы также могут реагировать с водородом с образованием гидридов щелочных металлов, часто используемых в качестве сильных оснований. В этой реакции атом водорода получает электрон и присутствует в виде гидрид-иона.

Благодаря своей высокой реакционной способности щелочные металлы легко окисляются на воздухе и поэтому хранятся в минеральных маслах. Когда соли щелочных металлов помещаются в пламя и восстанавливаются до газообразных атомов металла, возникает свечение характерного цвета. Тепло возбуждает валентный электрон до более высокого энергетического уровня.

Когда возбужденные электроны возвращаются в основное состояние, энергия излучается в виде видимого света. Спектр излучения каждого элемента уникален и используется для качественной идентификации элемента.