Logam alkali
Seluruh logam alkali memiliki struktur kristal yang sama (body-centered cubic), dan oleh karena itu satu-satunya faktor yang relevan adalah jumlah atom yang dapat mengisi dalam volume tertentu dan massa satu atom, karena massa jenis didefinisikan sebagai massa per satuan volume. Faktor pertama bergantung pada volume atom dan jari-jari atom, yang semakin ke bawah meningkat dalam satu golongan;
oleh karena itu, volume atom logam alkali meningkat dari atas ke bawah dalam golongan ini. Massa suatu atom logam alkali juga meningkat dari atas ke bawah dalam satu golongan. Oleh karena itu, tren massa jenis logam alkali bergantung pada massa atom dan jari-jari atomnya; jika nilai kedua faktor ini diketahui, rasio antar massa jenis logam alkali dapat dihitung. Hasilnya adalah
bahwa massa jenis logam alkali naik dari atas ke bawah dalam golongan yang sama, dengan perkecualian pada kalium. Oleh karena seluruh unsurnya memiliki massa atom yang paling ringan dan jari-jari atom paling besar dalam periode masing-masing, logam alkali adalah logam paling kurang padat dalam tabel periodik. Litium, natrium, dan kalium adalah tiga logam dalam tabel
periodik yang memiliki massa jenis lebih kecil daripada air: kenyataannya, litium adalah padatan paling rendah massa jenisnya pada temperatur kamar.
Logam alkali membentuk serangkaian senyawa lengkap dengan semua anion yang biasa ditemui, yang menggambarkan tren kelompok dengan baik. Senyawa ini dapat digambarkan sebagai keterlibatan logam alkali yang menyumbangkan elektron kepada spesies akseptor dan membentuk ion monopositif. Deskripsi ini paling akurat untuk alkali halida dan menjadi semakin kurang akurat seiring dengan kenaikan muatan kationik
dan anionik, dan karena anion menjadi lebih besar dan lebih terpolarisasi. Misalnya, ikatan ion memberi jalan menuju ikatan logam sepanjang seri NaCl, NaO, NaS, NaP, NaAs, NaSb, NaBi, Na.
Seluruh logam alkali bereaksi hebat (kadang disertai ledakan) dengan air dingin, menghasilkan larutan akuatik basa kuat hidroksida logam alkali dan menghasilkan gas hidrogen. Reaksi ini semakin hebat dengan kenaikan nomor atom dalam satu golongan: litium bereaksi konstan disertai penggolakan (), tetapi natrium dan kalium dapat menyala, sedangkan rubidium dan caesium tenggelam dalam air
dan menghasilkan gas hidrogen dengan sangat cepat yang dapat menimbulkan gelombang kejut dalam air sehingga dapat memecahkan wadah kaca. Ledakan dihasilkan ketika suatu logam alkali dijatuhkan ke dalam air, yang sejatinya merupakan dua tahapan terpisah. Pertama, logam bereaksi dengan air, memecahkan ikatan hidrogen dalam air dan menghasilkan gas hidrogen; proses ini berlangsung lebih cepat untuk logam
alkali yang lebih berat. Kedua, panas yang dihasilkan dari reaksi pertama seringkali menyalakan gas hidrogen, menyebabkan udara sekitarnya tersambar ledakan. Ledakan gas hidrogen sekunder ini yang menghasilkan nyala api yang terlihat di atas permukaan air dalam mangkok, danau, atau badan air lainnya, dan bukan reaksi awal antara logam dengan air (yang cenderung terjadi di dalam air). Hidroksida logam alkali adalah hidroksida paling basa yang paling dikenal.
Penelitian terkini menyimpulkan bahwa sifat eksplosif logam alkali dalam air lebih didorong oleh ledakan Coulomb daripada semata-mata pembentukan hidrogen secara cepat. Seluruh logam alkali meleleh sebagai bagian dari reaksi dengan air. Molekul-molekul air mengionisasi permukaan logam logam cair, meninggalkan permukaan logam yang bermuatan positif dan memberi muatan negatif ion air. Daya tarik menarik antara
logam bermuatan dan ion air akan meningkat dengan cepat ke permukaan, menyebabkan peningkatan ionisasi secara eksponensial. Ketika gaya repulsif antara permukaan logam cair melebihi gaya tegangan permukaan, ia meledak dengan hebat.
Logam alkali membentuk banyak senyawa intermetalik satu sama lain dan dengan unsur-unsur dari golongan 2 sampai 13 dalam tabel periodik dengan berbagai stoikiometri, seperti amalgam natrium dengan raksa, termasuk dan. Beberapa di antaranya memiliki karakteristik ionik: membentuk paduan dengan emas, logam yang paling elektronegatif, sebagai contoh, NaAu dan KAu adalah logam, tapi RbAu
dan CsAu adalah semikonduktor. NaK adalah paduan natrium dan kalium yang sangat berguna karena berbentuk cair pada suhu kamar, meskipun tindakan pencegahan harus dilakukan karena reaktivitasnya yang ekstrem terhadap air dan udara. Campuran eutaktik meleleh pada suhu 12.6 °C. Paduan dari 41% cesium, 47% natrium, dan 12% kalium memiliki titik leleh terendah dari logam atau paduan yang diketahui, yaitu 78 °C.
Senyawa intermetalik dari logam alkali dengan unsur berat golongan 13 (aluminium, galium, indium, dan thallium), seperti NaTl, adalah konduktor atau semikonduktor yang buruk, tidak seperti paduan normal dengan unsur-unsur sebelumnya, yang menyiratkan bahwa logam alkali telah kehilangan elektron ke anion Zintl yang terlibat. Meskipun demikian, sementara unsur-unsur dalam golongan 14 dan seterusnya cenderung
membentuk gugus anion diskrit, unsur golongan 13 cenderung membentuk ion polimer dengan kation logam alkali yang terletak di antara kisi ion raksasa. Sebagai contoh, NaTl terdiri dari anion polimer (-Tl-) dengan struktur kubik intan kovalen dengan ion Na berada di antara kisi anion. Logam alkali yang lebih besar tidak cocok dengan kisi anion dan cenderung memaksa unsut golongan 13 yang lebih berat untuk membentuk gugus anion.
Boron adalah kasus khusus, sebagai satu-satunya nonlogam dalam golongan 13. Borida logam alkali cenderung kaya boron, dengan melibatkan ikatan boron-boron yang cukup besar yang membentuk struktur deltahedral, dan secara termal tidak stabil karena logam alkali memiliki tekanan uap yang sangat tinggi pada suhu tinggi. Hal ini membuat masalah pada sintesis langsung, karena logam alkali
tidak bereaksi dengan boron di bawah 700 °C, dan karenanya ini harus dilakukan dalam wadah tertutup dengan logam alkali berlebih. Selanjutnya, sebagai perkecualian dalam golongan ini, reaktivitas dengan boron menurun dalam golongan ini dari atas ke bawah: litium bereaksi sepenuhnya pada 700 °C, namun natrium pada suhu 900 °C dan kalium baru bereaksi
mulai 1200 °C; dan reaksinya spontan untuk litium namun memerlukan waktu berjam-jam untuk kalium. Rubidium dan cesium borida bahkan belum diketahui karakteristiknya. Telah diketahui berbagai fase, seperti LiB, NaB, NaB, dan KB. Pada tekanan tinggi, ikatan boron-boron dalam litium borida berubah dari mengikuti peraturan Wade menjadi membentuk anion Zintl seperti golongan 13 lainnya.
Litium dan natrium bereaksi dengan karbon membentuk asetilida, LiC dan NaC, yang dapat pula diperoleh dari reaksi antara logam dengan asetilena. Kalium, rubidium, dan sesium bereaksi dengan grafit; atom-atom mereka terinterkalasi di antara lapisan-lapisan grafit heksagonal, membentuk senyawa interkalasi grafit dengan rumus kimia MC (berwarna abu-abu gelap, hampir hitam), MC (abu-abu
gelap, hampir hitam), MC (biru), MC (biru baja), dan MC (perunggu) (M = K, Rb, or Cs). Senyawa-senyawa ini memiliki daya hantar listrik 200 kali lebih baik daripada grafit murni, diperkirakan karena elektron valensi logam alkali dipindahkan ke lapisan grafit (misalnya:). Pada pemanasan KC, terjadi eliminasi atom-atom kalium sehingga menghasilkan berturut-turut KC,
KC, KC dan terakhir KC. KC merupakan reduktor yang sangat kuat dan bersifat piroporik serta meledak ketika terkena air. Ketika logam alkali yang besar (K, Rb, dan Cs) pada awalnya membentuk MC, logam alkali yang lebih kecil membentuk MC.
Ketika logam alkali bereaksi dengan unsur-unsur yang lebih berat dalam golongan karbon, terbentuk senyawa ionik dengan struktur mirip sangkar, seperti silisida MSi (M = K, Rb, atau Cs), yang mengandung M dan ion tetrahedral. Kimia germanida logam alkali, yang melibatkan ion germanida ion Ge dan cluster (Zintl) lainnya seperti,,, dan, sebagian besar analog dengan silisida