# โลหะแอลคาไล

| **หมู่** | **1** |
| --- | --- |
| **คาบ** |
| 2 | 3  Li  |
| 3 | 11  Na  |
| 4 | 19  K  |
| 5 | 37  Rb  |
| 6 | 55  Cs  |
| 7 | 87  Fr  |

**โลหะแอลคาไล** (อังกฤษ: *Alkali metals*) เป็นหมู่ (คอลัมน์) ในตารางธาตุ ประกอบไปด้วยธาตุเคมี ลิเทียม (Li), โซเดียม (Na), โพแทสเซียม (K), รูบิเดียม (Rb), ซีเซียม (Cs) และแฟรนเซียม (Fr) หมู่นี้อยู่ในบล็อก-sของตารางธาตุ ธาตุในโลหะแอลคาไลทุกตัวมีอิเล็กตรอนอยู่หนึ่งตัวที่วงอิเล็กตรอนชั้นนอกสุด การจัดเรียงอิเล็กตรอนแบบนี้มีผลกับสมบัติทางเคมีของธาตุเหล่านี้มาก โลหะแอลคาไลยังเป็นหมู่ที่อธิบายแนวโน้มพีรีออดิกได้ดีที่สุด เนื่องด้วยธาตุทุกตัวในหมู่จะมีสมบัติทางเคมีหรือกายภาพอย่างน้อย 1 อย่างที่คล้ายกัน

ธาตุในโลหะแอลคาไลมีสมบัติที่คล้ายกัน พวกมันเป็นโลหะที่อ่อน สะท้อนแสงได้ดี และไวต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ภาวะมาตรฐาน และสามารถสูญเสียอิเล็กตรอนวงนอกสุดแล้วกลายเป็นไอออน +1 โลหะแอลคาไลทั้งหมดสามารถตัดได้โดยมีดเนื่องด้วยความอ่อนของมัน ด้วยความที่มันสะท้อนแสงได้ดี พื้นผิวจึงสามารถหมองได้ด้วยการออกซิเดชันโดยความชื้นและออกซิเจนในอากาศ ด้วยความที่มันว่องไวต่อการทำปฏิกิริยา โลหะแอลคาไลทุกตัวจะต้องเก็บไว้ในน้ำมัน เพื่อป้องกันไม่ให้มันสัมผัสกับอากาศ และพวกมันพบได้ในธรรมชาติ ในรูปของเกลือเท่านั้น ไม่มีโลหะแอลคาไลบริสุทธิ์ที่ถูกพบในธรรมชาติเลย ในศัพท์เฉพาะของไอยูแพก โลหะแอลคาไลเทียบเท่ากับ**ธาตุหมู่ 1** ไม่รวมไฮโดรเจน (H) ซึ่งโดยปกติมันจะเป็นธาตุหมู่ 1 แต่ไม่ได้ถูกกล่าวถึงให้เป็นโลหะแอลคาไลเลย เพราะไฮโดรเจนไม่ได้แสดงพฤติกรรมที่คล้ายกับโลหะแอลคาไล โลหะแอลคาไลทุกตัวทำปฏิกิริยากับน้ำได้ และโลหะแอลคาไลที่หนักขึ้นจะยิ่งทำปฏิกิริยากับน้ำได้รุนแรงขึ้นกว่าโลหะแอลคาไลที่เบากว่า

โลหะแอลคาไลทุกตัวที่ค้นพบแล้วมีในธรรมชาติ เรียงตามปริมาณที่ปรากฏในธรรมชาติ โซเดียมมีมากที่สุด รองลงมาเป็นโพแทสเซียม ลิเทียม รูบิเดียม ซีเซียม และสุดท้ายคือแฟรนเซียม ซึ่งมีความเป็นกัมมันตรังสีสูงมาก และปรากฏในธรรมชาติเพียงเล็กน้อย เนื่องด้วยการสลายตัวของมันเกิดขึ้นได้รวดเร็ว การทดลองยังสามารถทำให้เกิด อูนอูนเอนเนียม (Uue) ซึ่งถูกคาดว่าจะเป็นสมาชิกของหมู่ตัวใหม่ แต่การทดลองทั้งหมดล้วนเกิดข้อผิดพลาดทั้งสิ้น ถึงอย่างนั้น อูนอูนเอนเนียมอาจจะไม่เป็นโลหะแอลคาไล ถ้าพิจารณาด้วยความสัมพันธ์ของธาตุ ซึ่งการพิจารณานี้จะมีผลกระทบอย่างมากกับสมบัติทางเคมีของธาตุหนักยิ่งยวด ถึงแม้ว่ามันจะเป็นโลหะแอลคาไล มันก็ยังถูกคาดว่าจะมีสมบัติทางกายภาพและเคมีบางประการที่แตกต่างจากโลหะแอลคาไลที่เบากว่า

โลหะแอลคาไลส่วนใหญ่ ถูกนำไปใช้ในสิ่งต่าง ๆมากมาย สองในสิ่งต่าง ๆ ที่รู้จักที่มีส่วนประกอบของโลหะแอลคาไลคือนาฬิกาอะตอมที่ทำจากรูบิเดียมและซีเซียมที่บริสุทธิ์ ซึ่งนาฬิกาอะตอมของซีเซียมถูกใช้ในการวัดเวลา เพราะมันมีความแม่นยำสูง นอกจากนั้นสิ่งของที่มีโซเดียมเป็นส่วนประกอบที่รู้จักกันคือ โคมไฟไอโซเดียม ซึ่งเปล่งแสงออกมาได้ดีมาก เกลือแกงหรือโซเดียมคลอไรด์ เป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ โซเดียมและโพแทสเซียมยังเป็นธาตุที่จำเป็นสำหรับชีวิตมนุษย์ เพราะมันมีบทบาทสำคัญในการเป็นตัวอิเล็กโทรไลต์ และถึงแม้ว่าโลหะแอลคาไลตัวอื่น
ๆ จะไม่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต แต่มันก็ยังสามารถมีผลกระทบต่อร่างกาย ทั้งที่เป็นประโยชน์และเป็นโทษ

## สมบัติ

### ทางกายภาพและเคมี

สมบัติทางกายภาพและทางเคมีของโลหะแอลคาไลนั้นสามารถูกอธิบายได้ด้วยวงเวเลนซ์ ns1 ซึ่งอธิบายว่าเมื่อทำปฏิกิริยาแล้ว จะทำให้เกิดพันธะโลหะอย่างอ่อน นอกจากนั้น โลหะแอลคาไลยังเป็นโลหะที่อ่อน มีความหนาแน่น จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ เช่นเดียวกับความร้อนของการระเหิด การกลายเป็นไอ และการแยกตัว เมื่อโลหะแอลคาไลถูกทำให้เป็นคริสตัลแล้ว จะมีลักษณะโครงสร้างเป็นรูปลูกบาศก์กลางตัว และเมื่อนำโลหะแอลคาไลเผาแล้วจะให้เปลวไฟซึ่งมีสีโดดเด่น เนื่องด้วยอิเล็กตรอนวงนอกสุดค่อนข้างที่จะถูกกระตุ้นได้ง่ายอิเล็กตรอนวงนอกสุดยังมีผลทำให้รัศมีอะตอมและไอออนิกมีค่ามาก เช่นเดียวกับการนำความร้อนและไฟฟ้าซึ่งก็ทำได้มากไปด้วย สมบัติทางเคมีของพวกมันจะหายไปได้ เมื่อโลหะแอลคาไลสูญเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนตัวเดียวไป ซึ่งทำให้มีสถานะออกซิเดชันเป็น +1 เนื่องด้วยความสะดวกที่จะถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออน และมีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่สองสูงมาก สมบัติทางเคมีของโลหะแอลคาไล 5 ตัวแรกถูกยืนยันไปส่วนใหญ่แล้ว มีเพียงสมบัติทางเคมีของแฟรนเซียม ที่ไม่สามารถตรวจสอบและบันทึกได้อย่างแม่นยำ เนื่องด้วยความเป็นกัมมันตรังสีสูงมาก ทำให้การตรวจสอบถูกจำกัด

สมบัติของโลหะแอลคาไล| ชื่อ | ลิเทียม | โซเดียม | โพแทสเซียม | รูบิเดียม | ซีเซียม | แฟรนเซียม |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| เลขอะตอม | 3 | 11 | 19 | 37 | 55 | 87 |
| มวลอะตอมมาตรฐาน (u) | 6.94(1) | 22.98976928(2) | 39.0983(1) | 85.4678(3) | 132.9054519(2) | [223] |
| การจัดเรียงอิเล็กตรอน | [He] 2s1 | [Ne] 3s1 | [Ar] 4s1 | [Kr] 5s1 | [Xe] 6s1 | [Rn] 7s1 |
| จุดหลอมเหลว | 453.69 K 180.54 °C 356.97 °F | 370.87 K 97.72 °C 207.9 °F | 336.53 K, 63.38 °C, 146.08 °F | 312.467 K, 39.31 °C, 102.76 °F | 301.59 K, 28.44 °C, 83.19 °F | ? 300 K, ? 27 °C, ? 80 °F |
| จุดเดือด | 1615 K, 1342 °C, 2448 °F | 1156 K, 883 °C, 1621 °F | 1032 K, 759 °C, 1398 °F | 961 K, 688 °C, 1270 °F | 944 K, 671 °C, 1240 °F | ? 950 K, ? 677 °C, ? 1250 °F |
| ความหนาแน่น (g·cm−3) | 0.534 | 0.968 | 0.89 | 1.532 | 1.93 | ? 1.87 |
| ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว (kJ·mol−1) | 3.00 | 2.60 | 2.321 | 2.19 | 2.09 | ? ≈2 |
| ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ (kJ·mol−1) | 136 | 97.42 | 79.1 | 69 | 66.1 | ? ≈65 |
| ความร้อนแฝงของการจับตัว ของแก๊สหลายอะตอม (kJ·mol−1) | 162 | 108 | 89.6 | 82.0 | 78.2 | ? |
| สภาพต้านทานไฟฟ้า ที่ 298 K (nΩ·cm) | 94.7 | 48.8 | 73.9 | 131 | 208 | ? |
| รัศมีอะตอม (pm) | 152 | 186 | 227 | 248 | 265 | ? |
| รัศมีไอออนิก ของไอออน M+ (pm) | 76 | 102 | 138 | 152 | 167 | ? 180 |
| พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 (kJ·mol−1) | 520.2 | 495.8 | 418.8 | 403.0 | 375.7 | 392.8 |
| สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (kJ·mol−1) | 59.62 | 52.87 | 48.38 | 46.89 | 45.51 | ? 44.0 |
| ความร้อนแฝงของการกระจายตัว of M2 (kJ·mol−1) | 106.5 | 73.6 | 57.3 | 45.6 | 44.77 | ? |
| อิเล็กโตรเนกาติวิตีของพอลิง | 0.98 | 0.93 | 0.82 | 0.82 | 0.79 | ? 0.7 |
| Standard electrode potential (*E*°(M+→M0); V) | −3.0401 | −2.71 | −2.931 | −2.98 | −3.026 | −2.9 |
| สีของการทดสอบเปลวไฟ Principal emission/absorption wavelength (nm) | Crimson 670.8 | เหลือง 589.2 | ม่วง 766.5 | ม่วงแดง 780.0 | น้ำเงิน 455.5 | ? |

โลหะแอลคาไลมีความคล้ายกับธาตุในหมู่อื่นๆมากกว่าที่ธาตุหมู่อื่นๆเหมือน เช่น เมื่อไล่ลงไปตามตารางธาตุ โลหะแอลคาไลทุกตัวที่ทราบจะมีรัศมีอะตอมเพิ่มขึ้น อิเล็กโตรเนกาติวิตีลดลง ความรุนแรงในการทำปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น และจุดหลอมเหลวกับจุดเดือดลดลง เช่นเดียวกับความร้อนแฝงของการหลอมเหลวและกลายเป็นไอ โดยทั่วไปความหนาแน่นจะต้องเพิ่มขึ้นเมื่อไล่ลงไปตามหมู่ของตารางธาตุ แต่มีข้อยกเว้น คือ โพแทสเซียมมีความหนาแน่นน้อยกว่าโซเดียม แต่มีหนึ่งในสมบัติของโลหะแอลคาไลที่อธิบายไม่ได้โดยแนวโน้มพิริออดิกคือ ศักยรีดอกซ์: ค่าศักยรีดอกซ์ของลิเทียมมีความผิดปกติ เนื่องด้วยเป็นค่าลบกว่าธาตุอื่นๆในหมู่เดียวกัน เพราะว่าไอออน Li+ มีค่าพลังงานไฮเดรชันในสถานะแก๊สสูงมาก

## เชิงอรรถ

## อ้างอิง