I metalli alcalini sono gli elementi del gruppo 1 della tavola periodica, escluso l’idrogeno: litio, sodio, potassio, rubidio, cesio e francio. Hanno configurazione elettronica esterna ns^1 e tendono a perdere facilmente l’elettrone di valenza formando cationi monovalenti:
Lo stato di ossidazione dominante è quindi +1. La bassa energia di ionizzazione spiega la loro forte reattività e il carattere riducente.
La reazione con acqua produce idrossidi basici e idrogeno:
La reattività con l’acqua cresce scendendo nel gruppo perché l’elettrone esterno è trattenuto sempre meno fortemente. Per questo sodio e potassio si conservano lontano dall’umidità e dall’ossigeno, spesso sotto olio minerale o in atmosfera controllata.
Con ossigeno si osservano prodotti diversi:
Il litio tende a formare ossido, il sodio perossido, potassio, rubidio e cesio superossidi. Questa differenza riflette la stabilizzazione di anioni più grandi da parte di cationi più grandi.
I loro sali sono prevalentemente ionici e molti sono solubili in acqua. I cationi alcalini colorano la fiamma in modo caratteristico: litio rosso carminio, sodio giallo intenso, potassio violetto. Il colore del sodio è così forte da mascherare facilmente altri segnali se sono presenti contaminazioni.
In ingegneria i metalli alcalini e i loro composti sono rilevanti in vetri, ceramiche, fertilizzanti, elettroliti, batterie, fluidi termovettori, saponi, catalisi basica e processi ad alta temperatura. Il litio è centrale nelle batterie agli ioni di litio e in alcune leghe leggere; sodio e potassio sono importanti in sali fusi, chimica industriale e controllo della composizione di materiali.
Nonostante la posizione nello stesso gruppo, l’idrogeno non è un metallo alcalino: può formare H^+ formalmente, ma ha chimica molecolare, covalente e isotopica molto diversa. La collocazione in tavola periodica è quindi utile, ma non sostituisce l’analisi della struttura elettronica e del tipo di legame.
Vedi anche: metalli alcalino-terrosi, gruppi principali, idruri.