โลหะแอลคาไล

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

โลหะแอลคาไล () เป็นหมู่ (คอลัมน์) ในตารางธาตุ ประกอบไปด้วยธาตุเคมี ลิเทียม (Li), โซเดียม (Na)สัญลักษณ์เคมี "Na" ของธาตุโซเดียมเป็นตัวย่อของคำว่า "นาเทรียม" (Natrium) ซึ่งเป็นคำในภาษาละติน และยังมีการใช้ชื่อนี้อยู่ในบางภาษา เช่น เยอรมัน หรือรัสเซีย ก่อนหน้านั้นโซเดียมถูกเสนอว่าให้มีสัญลักษณ์เคมีว่า So, โพแทสเซียม (K)สัญลักษณ์เคมี "K" ของธาตุโพแทสเซียม เป็นตัวย่อของคำว่า "คาเลียม" (Kalium) แต่ก็ยังมีการใช้ชื่อธาตุว่า คาเลียม ในบางภาษา เช่น เยอรมัน หรือ รัสเซีย ก่อนหน้านั้นโพแทสเซียมถูกเสนอให้มีสัญลักษณ์ว่า Po ซึ่งไปชนกับพอโลเนียม ที่มีสัญลักษณ์ทางเคมีว่า Po เหมือนกัน, 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 โลหะแอลคาไลเทียบเท่ากับธาตุหมู่ 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 แฟรนเซียมเลขอะตอม 3  11  19  37  55  87มวลอะตอมมาตรฐาน (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] 7s1จุดหลอมเหลว 453.69 K180.54 °C356.97 °F  370.87 K97.72 °C207.9 °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 °Fจุดเดือด 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 °Fความหนาแน่น (g·cm−3) 0.534  0.968  0.89  1.532  1.93  ? 1.87ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว (kJ·mol−1) 3.00  2.60  2.321  2.19  2.09  ? ≈2ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ (kJ·mol−1) 136  97.42  79.1  69  66.1  ? ≈65ความร้อนแฝงของการจับตัว 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)The quoted values are for the tetracoordinate ions, except for Rb+ and Cs+ where they are for the hexacoordinate ion. 76  102  138  152  167  ? 180พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 (kJ·mol−1) 520.2  495.8  418.8  403.0  375.7  392.8สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (kJ·mol−1) 59.62  52.87  48.38  46.89  45.51  ? 44.0ความร้อนแฝงของการกระจายตัว 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  ? 0.7Standard electrode potential (E°(M+→M0); V) −3.0401  −2.71  −2.931  −2.98  −3.026  −2.9สีของการทดสอบเปลวไฟPrincipal emission/absorption wavelength (nm) Crimson670.8  เหลือง589.2  ม่วง766.5  ม่วงแดง780.0  น้ำเงิน455.5  ?

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

 เชิงอรรถ 

 อ้างอิง 

*
*
หมวดหมู่:โลหะแอลคาไล