Logam alkali
Setelah tahun 1869, Dmitri Mendeleev mengusulkan tabel periodiknya dengan menempatkan lithium di bagian atas golongan diikuti dengan natrium, kalium, rubidium, cesium, dan thallium. Dua tahun kemudian, Mendeleev merevisi tabelnya, menempatkan hidrogen pada kelompok 1 di atas litium, dan juga memindahkan thallium ke golongan boron. Dalam versi 1871 ini, tembaga, perak, dan emas
ditempatkan di dua tempat, pertama sebagai bagian dari golongan IB, dan kedua sebagai bagian dari "golongan VIII" yang mencakup golongan 8 sampai 11 saat ini. Setelah diperkenalkannya tabel 18 kolom, unsur golongan IB dipindahkan ke posisi mereka saat ini di blok d, sedangkan logam alkali tetap di "golongan IA". Kemudian nama golongan tersebut diubah menjadi "golongan 1" pada tahun
1988. Nama trivial "logam alkali" berasal dari fakta bahwa hidroksida unsur-unsur golongan 1 semua adalah alkali kuat ketika dilarutkan dalam air.
Setidaknya ada empat penemuan yang salah dan tidak lengkap aebelum Marguerite Perey dari Curie Institute di Paris, Prancis menemukan francium pada tahun 1939 dengan memurnikan sampel aktinium-227, yang telah dilaporkan memiliki energi peluruhan 220 keV. Namun, Perey mencatat partikel peluruhan dengan tingkat energi di bawah 80 keV. Perey mengira aktivitas peluruhan ini mungkin disebabkan
oleh produk peluruhan yang tidak teridentifikasi sebelumnya, yang terpisah saat pemurnian, tapi muncul kembali dari aktinium-227 murni. Berbagai tes mengeliminasi kemungkinan unsur yang tidak diketahui menjadi thorium, radium, timbal, bismut, atau thallium. Produk baru tersebut menunjukkan sifat kimia dari logam alkali (seperti kopresipitasi dengan garam
cesium), yang membuat Perey yakin bahwa itu adalah unsur 87, yang disebabkan oleh peluruhan alfa dari aktinium-227. Perey kemudian mencoba untuk menentukan proporsi peluruhan beta terhadap peluruhan alfa pada aktinium-227. Uji pertamanya menentukan percabangan alfa sebesar 0.6%, sebuah angka yang kemudian direvisi menjadi 1%.
Unsur berikutnya di bawah francium (eka-fransium) dalam tabel periodik adalah ununennium (Uue), unsur 119. Sintesis ununennium pertama kali dicoba pada tahun 1985 dengan membombardir target einsteinium-254 dengan ion kalsium-48 pada akselerator "superHILAC" di Berkeley, California. Tidak ada atom yang diidentifikasi, hingga 300 nb.
Sangat tidak mungkin reaksi ini akan mampu menciptakan atom ununennium dalam waktu dekat, mengingat sangat sulit untuk menghasilkan jumlah einsteinium-254 yang mencukupi, untuk memenuhi produksi unsur ultraberat karena massanya yang besar, waktu paruh yang relatif lama (270 hari), dan ketersediaan yang signifikan sejumlah beberapa mikrogram. Untuk membuat target yang cukup besar
untuk meningkatkan sensitivitas percobaan ke tingkat yang dipersyaratkan; einsteinium belum ditemukan di alam dan hanya diproduksi di laboratorium, dan dalam jumlah yang lebih kecil daripada yang dibutuhkan untuk sintesis efektif unsur ultraberat. Namun, mengingat bahwa ununenium hanyalah unsur periode 8 yang pertama dalam tabel periodik perluasan, mungkin akan ditemukan dalam waktu
dekat melalui reaksi lain, dan memang dicoba untuk mensintesisnya pada tahun 2019 dan 2020 yang saat ini sedang direncanakan di laboratorium di Jepang dan Rusia. Saat ini, tidak ada satupun unsur periode 8 yang ditemukan, dan juga mungkin, karena ketidakstabilan tetesan nuklir, bahwa hanya unsur di bawah periode 8, sampai sekitar unsur 128, yang secara fisika mungkin dilakukan.
Tidak ada upaya sintesis yang dilakukan untuk logam alkali yang lebih berat, seperti unhekspentium, karena nomor atomnya yang sangat tinggi: mereka memerlukan teknologi baru yang lebih kuat untuk mewujudkannya.
Aturan Oddo-Harkins menyatakan bahwa unsur dengan nomor atom genap lebih umum daripada mereka dengan nomor atom ganjil, kecuali hidrogen. Aturan ini berpendapat bahwa unsur-unsur dengan nomor atom ganjil memiliki satu proton yang tak berpasangan dan cenderung menangkap yang lain, sehingga meningkatkan nomor atomnya. Dalam unsur dengan nomor atom genap, proton berpasangan, dengan masing-masing anggota pasangan
mengimbangi putaran yang lain, sehingga meningkatkan stabilitas. Semua logam alkali memiliki bilangan atom ganjil dan, dalam Tata Surya, tidak selazim unsur-unsur dengan nomor atom yang berdekatan dengan mereka (gas mulia dan logam alkali tanah). Logam alkali yang lebih berat juga kurang berlimpah daripada yang ringan karena logam alkali mulai rubidium dan seterusnya hanya dapat disintesis
dalam supernova dan tidak dalam nukleosintesis stelar. Lithium juga jauh lebih sedikit daripada natrium dan kalium karena disintesis dengan buruk dalam nukleosintesis Dentuman Besar dan bintang: Dentuman Besar hanya bisa menghasilkan lithium, berilium dan boron dalam jumlah renik karena tidak adanya inti yang stabil dengan 5 atau 8 nukleon, dan nukleosintesis bintang hanya
bisa melewati kemacetan ini dengan proses tripel-alfa, memfusi tiga inti helium untuk membentuk karbon, dan melewatkan ketiga unsur tersebut.
Bumi terbentuk dari awan materi yang sama dengan yang membentuk Matahari, namun planet-planet memperoleh komposisi yang berbeda selama pembentukan dan evolusi tata surya. Pada gilirannya, sejarah alami Bumi menyebabkan bagian-bagian planet ini memiliki konsentrasi unsur yang berbeda. Massa Bumi kira-kira 5.98 kg. Ini terdiri dari sebagian besar besi (32.1%), oksigen (30.1%), silikon
(15.1%), magnesium (13.9%), belerang (2.9%), nikel (1.8%), kalsium (1.5%), dan aluminium (1.4%); dan sisanya 1.2% terdiri dari unsur renik lainnya. Karena segregasi massa, wilayah inti diyakini sebagian besar terdiri dari besi (88.8%), dan, dengan jumlah lebih sedikit, nikel (5.8%), belerang (4.5%), dan unsur renik kurang dari 1%.
Logam alkali, karena reaktifitasnya yang tinggi, tidak terjadi secara alami dalam bentuk murni di alam. Mereka adalah litofil dan karena itu tetap dekat dengan permukaan bumi karena mereka mudah bergabung dengan oksigen dan sangat berasosiasi dengan silika, membentuk mineral dengan kepadatan rendah yang tidak tenggelam ke dalam inti bumi. Kalium, rubidium dan cesium juga unsur tak kompatibel karena besarnya jari-jari ion mereka.
Natrium dan kalium sangat melimpah di bumi, keduanya termasuk dalam sepuluh besar unsur terbanyak dalam kerak bumi; natrium menyusun sekitar 2.6% kerak bumi, diukur berdasarkan beratnya, dan membuatnya menjadi, umumnya, unsur paling melimpah keenam dan, khususnya, logam alkali paling melimpah. Kalium menyusun sekitar 1.5% kerak bumi dan merupakan unsur paling melimpah
ke-7. Natrium dijumpai dalam banyak mineral yang berbeda, dengan yang paling umum adalah garam biasa (natrium klorida), yang terdapat dalam jumlah masif sebagai terlarut dalam air laut. Deposit padat lainnya antara lain halit, amfibole, kriolit, nitratin, dan zeolit. Banyak dari deposit padat ini terjadi sebagai akibat penguapan laut kuno, yang masih terjadi saat ini
di beberapa tempat seperti "Great Salt Lake" di Utah dan Laut Mati. Selain kelimpahan mereka dalam kerak bumi hampir sama, natrium jauh lebih banyak daripada kalium di samudera, karena ukuran kalium yang lebih besar sehingga garamnya menjadi sukar larut, dan juga karena kalium terikat oleh silikat dalam tanah serta kalium yang terlarut lebih cepat diserap oleh tumbuhan daripada natrium.
Meski memiliki kesamaan kimia, lithium biasanya tidak terjadi bersamaan dengan natrium atau kalium karena ukurannya yang lebih kecil. Karena reaktivitasnya yang relatif rendah, lithium dapat ditemukan dalam air laut dalam jumlah besar; diperkirakan sekitar 0.14 sampai 0.25 bagian per juta (ppm) atau 25 mikromolar. Hubungan diagonalnya dengan magnesium menyebabkan lithium sering menggantikan magnesium dalam mineral
feromagnesium, dengan konsentrasi krustal (dalam kerak bumi) sekitar 18 ppm, sebanding dengan galium dan niobium. Secara komersial, mineral lithium yang penting adalah spodumena, yang banyak terdapat sebagai deposit melimpah di seluruh dunia.