โลหะแอลคาไล

โลหะแอลคาไล () 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 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 ถูกนำไปใช้ในสิ่งต่างๆมากมาย สองในสิ่งต่างๆที่รู้จักที่มีส่วนประกอบของโลหะแอลคาไลคือนาฬิกาอะตอมที่ทำจากรูบิเดียมและซีเซียมที่บริสุทธิ์ ซึ่งนาฬิกาอะตอมของซีเซียมถูกใช้ในการวัดเวลา เพราะมันมีความแม่นยำสูง นอกจากนั้นสิ่งของที่มีโซเดียมเป็นส่วนประกอบที่รู้จักกันคือ โคมไฟไอโซเดียม ซึ่งเปล่งแสงออกมาได้ดีมาก เกลือแกงหรือโซเดียมคลอไรด์ เป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ โซเดียมและโพแทสเซียมยังเป็นธาตุที่จำเป็นสำหรับชีวิตมนุษย์ เพราะมันมียทบาทสำคัญในการเป็นตัวอิเล็กโทรไลต์ และถึงแม้ว่าโลหะแอลคาไลตัวอื่นๆจะไม่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต แต่มันก็ยังสามารถมีผลกระทบต่อร่างกาย ทั้งที่เป็นประโยชน์และเป็นโทษ

สมบัติทางกายภาพและทางเคมีของโลหะแอลคาไลนั้นสามารถูกอธิบายได้ด้วยวงเวเลนซ์ ns 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

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