緩く束縛された1個の電子
すべてのアルカリ金属は最外殻に電子を1個だけ持ち、それは完全な内殻の後ろで原子核から遠く離れています。その電子を失うと安定した希ガスの原子核構造になるため、わずかなきっかけでも電子を失い、ほぼすべての化合物で+1イオンを形成します。
第1族――ほとんど何にでも電子を1個渡す元素
アルカリ金属
6種類の柔らかく銀色の金属です。最外殻電子を1個失いたがるため、自然界で単体として見つかることはありません。油の下で保管され、ナイフで切ることができ、水と激しく反応して、放出した水素に火がつくほどです。
- 構成元素
- 6
- 族
- 1
- 電子配置
- ns¹
- 放射性
- 1
周期表でハイライト表示
すべての元素
6個のアルカリ金属
3
Li
リチウム
6.94 u
最も軽い金属で、ナイフで切れるほど柔らかく、油の下で保管しなければならないほど反応性が高い元素です。あなたが持つほぼすべての充電式機器に電力を供給しています。
11
Na
ナトリウム
22.99 u
柔らかく、銀色で、激しく反応したがる元素です。ナトリウムは水と非常に速く反応し、放出した水素に火をつけます。
19
K
カリウム
39.098 u
反応性が非常に高く、空気から遠ざけて保管しなければならない金属です。それでも不可欠で、体内のどの細胞もこれなしでは機能しません。
37
Rb
ルビジウム
85.468 u
スペクトル線が深紅色を示す柔らかなアルカリ金属で、そのイオンは世界で最も精密な時計のいくつかを動かしています。
55
Cs
セシウム
132.905 u
最も反応性が高く、最も柔らかく、秒を定義する原子です。
87
Fr
フランシウム
223 u
天然元素の中で二番目に希少で、最も電気陽性が高い元素ですが、目で見える試料を見た人は誰もいません。
何によって定義されるか
アルカリ金属を特徴づける3つのこと
下に行くほど反応性が高まります
リチウムは水中で泡立ちます。ナトリウムは水面を走り、発火することがあります。カリウムは確実に発火し、ライラック色の炎を上げます。ルビジウムとセシウムは接触すると爆発します。傾向は明快です。最外殻電子が原子核から遠いほど、その電子は弱くしか束縛されず、より速く反応します。
物理的性質は、ほとんどの金属とは異なります
それらは切れるほど柔らかく、リチウム、ナトリウム、カリウムは水に浮くほど軽く、融点も低い元素です。セシウムは28 °Cで液化し、室温をわずかに上回るだけです。原子1個あたりの弱い金属結合1本では、格子を十分に結び付けられません。
周期表の傾向
族内での変化
族を下がると、原子半径は大きくなり、イオン化エネルギーは低下し、密度は増加します（ナトリウムより軽いカリウムを除きます）。融点は低下し、反応性は急激に高まります。周期内では、これらはすべての元素の中で最大の原子半径と最低のイオン化エネルギーを持ちます。
世界での用途
何に使われるか
リチウム
充電式電池。リチウムイオン電池では、裸のLi⁺イオンを電極間で移動させます。また、仕組みはまだ完全には解明されていませんが、双極性障害の第一選択治療にも使われます。
ナトリウム
食塩、ガラス、石けん、そして何十年もの間、都市を照らしてきた黄橙色の街灯に使われています。ナトリウムイオンは、体内のあらゆる神経インパルスを伝えます。
カリウム
何よりも肥料に使われます。NPKの「K」に当たります。また、あなたの体のすべての細胞に不可欠で、カリウム40によってバナナや人はかすかに放射性を帯びています。
ルビジウムとセシウム
原子時計。1秒はセシウム133の遷移によって定義され、ルビジウム時計はGPS衛星に搭載できるほど小型です。
フランシウム
ありません。あまりにも希少で寿命が短いため、目に見える試料が存在したことは一度もありません。
取り扱い
安全性
すべて水や皮膚の水分と反応します。ナトリウムとカリウムは湿った空気中で自然発火することがあり、カリウムは長期保存中に衝撃に敏感な過酸化物を形成することがあります。これらの反応で生じるアルカリ水酸化物は強い腐食性を持ち、目を急速に傷つけます。
知っておくとよいこと
- セシウムとガリウムは、手の中で溶ける唯一の2金属です。セシウムは28.5 °Cで溶けます。
- フランシウムは非常に希少で、地球の地殻全体に存在する量は、どの瞬間でも30グラム未満です。
- すべてのアルカリ金属は特徴的な炎色を示します。これによってブンゼンとキルヒホッフは1860–61年に、分光学的にセシウムとルビジウムを発見しました。
よくある質問
アルカリ金属の概要
なぜアルカリ金属は油の下で保管されるのですか？
空気中の酸素と水蒸気の両方と反応するためです。鉱油はその両方を遮断します。リチウムはほとんどの油に浮くほど軽いため、代わりにワセリン中で保存されます。セシウムとルビジウムは通常、アルゴン下でガラスアンプルに封入されます。
最も反応性が高いアルカリ金属はどれですか？
原理上はフランシウムですが、何かと反応させられる量が作られたことは一度もありません。実際に入手できる金属の中では、セシウムが最も反応性が高く、空気に触れると発火し、−116 °Cでも水と爆発的に反応します。
水素はアルカリ金属ではないのに、なぜ1族に置かれているのですか？
水素は最外殻電子を1個持つため、電子配置では1族の最上部に位置します。化学的性質はアルカリ金属とはまったく異なります。水素は非金属の気体で、電子を手放すよりも共有することが多い元素です。多くの周期表では、水素がどこにも完全には当てはまらないことを示すため、水素を表全体の上方に独立して配置しています。