Alkali metal

alkali metal
Soygazlar ←    → Toprak alkali metal
IUPAC grup numarası 1 Element Adı lityum grup Degersiz Adı alkali metal CAS grup numarası (ABD, model A-B-A) IA esk IUPAC numarası (Avrupa, model A-B) IA
↓ Period
2	Lithium (Li) 3
3	Sodium (Na) 11
4	Potassium (K) 19
5	Rubidium (Rb) 37
6	Caesium (Cs) 55
7	Francium (Fr) 87
Acıklama ilkel radyoaktif yoluyla bozunma elementi Atomik sayı rengi: siyah=katı

Alkali metaller, lityum (Li), sodyum (Na), potasyum (K), rubidyum (Rb), sezyum (Cs) ve francium (Fr) kimyasal elementlerinden oluşan periyodik tabloda bir (sütun) gruptur. Bu grup, tüm alkali metallerin bir s-orbitalinde en dıştaki elektronlarına sahip oldukları için elementlerin periyodik tablosunun s-bloğunda yer alır: Bu paylaşılan elektron konfigürasyonu, çok benzer karakteristik özelliklerine sahip olmalarıyla sonuçlanır. Nitekim, alkali metaller periyodik tablodaki özelliklerde grup eğilimlerinin en iyi örneğini sağlar, elementler iyi karakterize homolog davranış sergiler.

Alkali metaller, standart sıcaklık ve basınçta parlak, yumuşak ve yüksek derecede reaktif metallerdir ve +1 yüklü katyonlar oluşturmak için en dıştaki elektronlarını kolayca kaybederler. Yumuşaklıklarından dolayı bir bıçakla kolayca kesilebilirler, atmosferik nem ve oksijen (ve lityum, nitrojen durumunda) ile oksidasyona bağlı olarak havada hızla lekelenen parlak bir yüzey açığa çıkarırlar. Yüksek reaktiviteleri nedeniyle, hava ile reaksiyonu önlemek için yağ altında depolanmalıdırlar ve doğal olarak sadece tuzlarda bulunurlar ve asla serbest elementler olarak bulunmazlar. Beşinci alkali metali olan sezyum, tüm metallerin en reaktifidir. Modern IUPAC isimlendirmesinde, alkali metaller, bir grup 1 elementi olan, ancak alkali metallerinkine benzer bir davranış sergilemeyen normal olarak bir alkali metal olarak kabul edilmeyen, hidrojen (H) hariç, grup 1 elementlerini içerir.

Tüm alkali metaller, daha ağır olanlardan daha kuvvetli reaksiyon gösteren daha ağır alkali metallerle birlikte su ile reaksiyona girer. Bulunan alkali metallerin hepsi, bileşikleri olarak doğada bulunurlar: bolluk bakımından, sodyum, en yüksek radyoaktivite nedeniyle çok nadir olan potasyum, lityum, rubidyum, sezyum ve son olarak da francium; francium, doğal bozulma zincirlerinin bazı belirsiz yan dallarında bir ara adım olarak yalnızca doğada en küçük izlerde meydana gelir. Grubun bir sonraki üyesi olması muhtemel olan ununennium'un (Uue) sentezini denemek için deneyler yapıldı, ancak hepsi başarısızlıkla karşılaştı. Bununla birlikte, ununennium, aşırı etkili elementlerin kimyasal özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğu tahmin edilen relativistik etkilerden dolayı bir alkali metal olmayabilir; Bir alkali metal olduğu ortaya çıksa bile, daha hafif homologlarından fiziksel ve kimyasal özelliklerde bazı farklılıklara sahip olduğu tahmin edilmektedir.

Çoğu alkali metalin birçok farklı uygulaması vardır. Saf elementlerin en iyi bilinen uygulamalarından biri, atomik saatlerde rubidyum ve sezyumun kullanımıdır; bu sayede sezyum atomik saatler, zamanın en doğru ve kesin temsilidir. Sodyum bileşiklerinin ortak bir uygulaması, ışığı çok verimli şekilde yayan sodyum-buhar lambasıdır. Antik çağlardan beri sofra tuzu veya sodyum klorür kullanılmıştır. Sodyum ve potasyum ayrıca, elektrolit olarak büyük biyolojik rollere sahip olan temel elementlerdir ve diğer alkali metaller gerekli olmamasına rağmen, hem yararlı hem de zararlı vücutta çeşitli etkilere sahiptirler.

Tarihçe

Petalit, lityumun ilk izole edildiği lityum minerali

Antik çağlardan beri sodyum bileşikleri bilinmektedir; tuz (sodyum klorür) insan aktivitelerinde önemli bir emtia olmuştur, salarium, (ingilizcede maaş anlamında) tuzu satın almak için Romalı askerlere ödenen paradır. Potas eski zamanlardan beri kullanılmasına rağmen, tarihinin çoğu için sodyum mineral tuzlarından temel olarak farklı bir madde olduğu anlaşılmamıştır. Georg Ernst Stahl, 1702'de sodyum ve potasyum tuzlarının temel farkını ortaya koymasını sağlayan deneysel kanıtlar elde etti ve Henri-Louis Duhamel du Monceau, bu farkı 1736'da kanıtladı. Potasyum ve sodyum bileşiklerinin kimyasal bileşimi ve Potasyum ve sodyumun kimyasal elementi olarak statüsü bilinmiyordu ve bu nedenle Antoine Lavoisier, 1789'da kimyasal elementler listesinde alkali içermiyordu. Potasyum, ilk olarak 1807'de İngiltere’de Sir Humphry Davy tarafından elde edildi. yeni icat edilen voltaik küme ile erimiş tuzun elektrolizinin kullanılmasıyla kostik potas (KOH, potasyum hidroksit) idi. Sulu tuzun elektrolizinde önceki girişimler potasyumun aşırı reaktivitesi nedeniyle başarısız olmuştur. Potasyum, elektroliz ile izole edilen ilk metaldi. Daha sonra aynı yıl, Davy benzer bir teknikle kostik sodadan (NaOH, lye) sodyum özütlemesini bildirmiş, bu da elementleri ve dolayısıyla tuzları farklı göstermiştir.

Petalite (Li Al Si₄O₁₀) 1800 yılında Brezilyalı kimyacı José Bonifácio de Andrada tarafından İsveç'in Utö adasındaki bir madende keşfedilmiştir. Ancak, 1817'ye kadar, kimyager Jöns Jacob Berzelius'un laboratuarında çalışan Johan August Arfwedson'un, petalit cevherini analiz ederken yeni bir elementin varlığını tespit ettiği anlaşılmamıştır. Bu yeni elementin, karbonat ve hidroksitin suda daha az çözünür olduğu ve diğer alkali metallerden daha fazla alkali olmasına rağmen, onunla birlikte sodyum ve potasyumunkilere benzer bileşikler oluşturduğu belirtilmiştir. Berzelius, bilinmeyen maddeyi, bitki küllerinde bulunan potasyumun aksine, katı bir mineral içerisindeki keşfini yansıtmak için Yunanca λιθoς (lithos olarak “taş” anlamına gelen) sözcüğünden “lithion / lithina” adını verdi. ve kısmen hayvan kanındaki yüksek bolluğuyla bilinen sodyumdur. Madeni "lityum" malzemesinin içine yerleştirdi. Lityum, sodyum ve potasyum, periyodikliğin keşfinin bir parçasıydı, çünkü aynı gruptaki 1850'de Johann Wolfgang Döbereiner tarafından benzer özelliklere sahip olarak işaret edilen bir dizi üçlü elemanlar arasında yer alıyorlardı.

Johann Wolfgang Döbereiner, şu anda alkali metaller olarak bilinenler arasındaki benzerlikleri ilk fark edenler arasındaydı.

Rubidyum ve sezyum, 1859 yılında Robert Bunsen ve Gustav Kirchhoff tarafından icat edilen spektroskop kullanılarak keşfedilen ilk unsurlardır. Gelecek sene Almanya'nın Bad Dürkheim kentindeki maden suyunda sezyum keşfettiler. Rubidyum'un keşifleri, ertesi yıl Almanya'nın Heidelberg kentinde, mineral lepidolit içinde bulundu. Rubidyum ve sezyumun isimleri, emisyon spektrumlarındaki en belirgin hatlardan gelmektedir: rubidyum için parlak kırmızı bir çizgi (Latince kelime rubidus'tan, koyu kırmızı veya parlak kırmızı anlamına gelir) ve sezyum için gök mavisi bir çizgi ( Latince kelime caesius, gök mavisi anlamına gelir. 1865 civarında John Newlands, atom ağırlığı ve benzer fiziksel ve kimyasal özellikleri arttırmak için sekiz aralıklarla tekrarlanan elementleri sıraladığı bir dizi kağıt üretti; Bu tür bir periyodikliği müzik oktavlarına benzetmiştir. Onun versiyonu, daha sonra bilinen (alkali metallerin +1 oksidasyon durumunu gösteren) bakır, gümüş ve talyumun yanı sıra bir grup halinde bilinen tüm alkali metalleri (lityum ila sezyum) koydu. Onun taplosuna halojenlerle hidrojen yerleştirdi.

Lepidolit, rubidyumun ilk izole edildiği rubidyum minerali

1869'dan sonra Dmitri Mendeleev, periyodik tablonun sodyum, potasyum, rubidyum, sezyum ve talyum içeren bir grubun tepesine lityum yerleştirmesini önermiştir. İki yıl sonra Mendeleev taplosunu yenileyerek lityumun üzerindeki grup 1'e hidrojen koydu ve aynı zamanda talyumu bor grubuna taşıdı. Bu 1871 versiyonunda bakır, gümüş ve altın iki kez, bir kez de grup IB'nin bir parçası olarak ve bir kez de bugünün 8 ila 11'inci grupları kapsayan bir "grup VIII" nin parçası olarak yerleştirildi. Grup IB elementleri d-blokta mevcut pozisyonlarına hareket ettirilirken, alkali metaller IA grubundan ayrıldı. Daha sonra grubun ismi 1988 yılında grup 1 olarak değiştirildi. "Alkali metaller" önemsiz adı, su içinde çözüldüğünde grup 1 elementlerinin hidroksidlerinin güçlü alkaliler olduğu gerçeğinden kaynaklanıyor. Daha önce en az dört hatalı ve eksik keşifler vardı. Paris'teki Curie Enstitüsü'nden Marguerite Perey, 1939'da 220 keV'lik bir çürüme enerjisine sahip olduğu bildirilen bir aktinyum-227 örneğini saflaştırmak suretiyle francium'i keşfetti. Bununla birlikte, Perey, 80 keV'nin altında bir enerji seviyesine sahip çürüme parçacıklarını fark etti. Perey, bu bozulma aktivitesinin, daha önce tanımlanamayan bir bozunma ürününden kaynaklanmış olabileceğini düşündü, saflaştırma sırasında ayrılan, ancak saf aktinyum-227'den yeniden ortaya çıkmıştı. Çeşitli testler bilinmeyen elementin toryum, radyum, kurşun, bizmut veya talyum olma olasılığını ortadan kaldırmıştır. Yeni ürün, alkali metalin kimyasal özelliklerini (sezyum tuzları ile birlikte çökeltme gibi) sergiledi; bu da Perey'i aktinum-227'nin alfa bozulmasından kaynaklanan 87 elementi olduğuna inandırdı. Perey daha sonra actinium-227'de beta bozulmasının alfa bozulma oranını belirlemeyi denedi. İlk testi alfa dallanması %0.6, daha sonra %1'e revize bir rakam koydu.

227
89Ac
α (1.38%)→21.77 y 223
87Fr
β⁻→22 min 223
88Ra
α→11.4 d

Periyodik cetveldeki bir sonraki elementin (eka-francium), ununennium (Uue), element 119 olacaktır. Buna Ununennium ilk sentezi denenir. 1985 yılında, Berkeley, California'daki superHILAC hızlandırıcıda einsteinium-254'ün kalsiyum-48 iyonlarıyla bir hedefi bombardıman ederek. Hiçbir atomuu tanımlayamadı ve 300 nb'lik bir sınırlı verim elde edildi.

254
99Es
+ 48
20Ca
→ 302
119Uue
* → atom yok

Göreceli olarak büyük miktardaki kütle nedeniyle ultra-ince elementlerin üretimi için tercih edilen einsteinium-254'ü yapmak için son derece zor bir görev olduğu düşünüldüğünde, bu reaksiyonun yakın gelecekte herhangi bir ununennium atomu yaratacağı ihtimal dışıdır. 270 gün süren uzun yarı ömür ve birkaç mikrogramın önemli miktarlarda bulunabilirliği, deneyin duyarlılığını istenen düzeye çıkarmak için yeterince büyük bir hedef oluşturmuştur; Einsteinium doğada bulunmamıştır ve sadece laboratuvarlarda üretilmiştir ve süper-ağır elementlerin etkili sentezi için gerekli olanlardan daha küçük miktarlarda üretilmiştir. Ancak, ununennium'un uzun periyodik tablodaki ilk dönem 8 unsuru göz önüne alındığında, yakın gelecekte diğer reaksiyonlarla keşfedilebilir ve aslında sentezleme girişimi şu anda Japonya'da devam etmektedir. Halihazırda, 8 elementin henüz keşfedilmemiş olduğu ve damlama kararsızlıklarından dolayı, elemet (128) 'e kadar olan sadece alt periyodun 8 elemementinin fiziksel olarak mümkün olduğu da varsayılır. Daha ağır alkali metaller için sentez girişiminde bulunulmamıştır: Son derece yüksek atom sayıları nedeniyle, yeni, daha güçlü yöntem ve teknolojilere ihtiyaç duyarlar.

Dmitri Mendeleev'in periyodik sistemi 1871'de hidrojen ve alkali metalleri kendi grubunun bir parçası olarak, bakır, gümüş ve altın ile birlikte gösterdi.

Oluşum

Güneş Sisteminde

Güneş sisteminde kimyasal elementlerin tahmini bolluğu. Big Bang'den en yaygın hidrojen ve helyum

Oddo – Harkins kuralı, atom sayıları bile olan elementlerin, hidrojen hariç, tek sayı atomik olanlara göre daha yaygın olduğunu tutar. Bu kural, tek sayı atomik sayılara sahip elementlerin bir eşlenmemiş protona sahip olduğunu ve bir diğerini yakalama olasılıklarının daha yüksek olduğunu ve böylece atom sayılarını artırdığını öne sürmektedir. Atom sayıları bile olan elementlerde, protonlar eşleştirilir, çiftin her bir üyesi diğerini döndürür ve stabiliteyi arttırır. Tüm alkali metaller tek atomik sayılara sahiptir ve Güneş Sisteminde kendilerine bitişik atomik sayılara (soygazlar ve alkali toprak metalleri) sahip elementler kadar yaygın değildirler. Daha ağır alkali metaller aynı zamanda daha hafif olanlardan daha azdır, çünkü rubidyumdan gelen alkali metaller, yalnızca süper nükleosentezde değil, süpernovada sentezlenebilir. Lityum, hem Big Bang nükleosentezinde hem de yıldızlarda zayıf bir şekilde sentezlendiği için sodyum ve potasyumdan çok daha az miktardadır: Big Bang, 5 veya 8 ile stabil bir çekirdeğin olmaması nedeniyle yalnızca lityum, berilyum ve borun eser miktarlarını üretebilir Nükleonslar ve yıldızların nükleosentezi, bu darboğazı yalnızca üç helyum çekirdeği ile geçirebilir, üç helyum çekirdeğini karbon oluşturacak şekilde kaynaştırabilir ve bu üç elementin üzerinden atlayabilir.

Dünyada

Dünya, Güneş'i oluşturan maddenin aynı bulutundan oluşmuştur, ancak gezegenler, güneş sisteminin oluşumu ve gelişimi sırasında farklı bileşimler edinmiştir. Buna karşılık, Dünya'nın doğal tarihi, bu gezegenin parçalarının farklı konsantrasyonlarda elementlere sahip olmasına neden oldu. Dünya kütlesi yaklaşık 5.98 ×1024 kg'dır. Çoğunlukla demir (%32.1), oksijen (%30.1), silikon (%15.1), magnezyum (%13.9), sülfür (%2.9), nikel (%1.8), kalsiyum (%1.5) ve alüminyum (% 1.4); Diğer elementlerin eser miktarlarından oluşan kalan %1.2 dir. Gezegensel farklılaşma nedeniyle, çekirdek bölgenin esas olarak demir (%88.8), daha az miktarda nikel (%5.8), sülfür (%4.5) ve %1'den az eser elementten oluştuğu düşünülmektedir. Yüksek reaktivitelerine göre, doğada saf formda doğal olarak oluşmazlar. Bunlar litofillerdir ve bu nedenle Dünya'nın yüzeyine yakın kalırlar, çünkü bunlar oksijeni kolayca birleştirir ve bu nedenle Dünya'nın çekirdeğine gömülmeyen nispeten düşük yoğunluklu mineraller oluşturarak silika ile kuvvetlice birleşir. Potasyum, rubidyum ve sezyum büyük iyonik yarıçaplarından dolayı da uyumsuz elementlerdir. Yeryüzünde çok fazla bulunan sodyum ve potasyum; Sodyum, ağırlıkça ölçülen Yerkabuğunun yaklaşık %2.6'sını oluşturur, bu da onu en çok altıncı en bol element olan ve en bol alkali metali yapar. Potasyum Yerkabuğunun yaklaşık %1.5'ini oluşturur ve yedinci en bol elementtir.

Sodyum, deniz suyunda çözünen büyük miktarlarda meydana gelen en yaygın sıradan tuz (sodyum klorür) olan birçok farklı mineralde bulunur. Diğer katı tortular halit, amfibol, kriyolit, nitratin ve zeolit ​​içerir. Bu katı birikintilerin çoğu, Utah'ın Büyük Tuz Gölü ve Ölü Deniz gibi yerlerde hala yaşanmakta olan eski denizlerin buharlaşmasının sonucu olarak ortaya çıkmaktadır. Dünya'nın kabuğundaki eşit dağınıklıklarına rağmen, sodyum, potasyumun daha büyük boyutu tuzlarını daha az çözünür hale getirdiği için ve potasyumun topraktaki silikatlarla bağlandığı ve potasyum liçlerinin çok daha kolay emildiği için, okyanustaki potasyumdan çok daha yaygındır. bitki ömrüne göre sodyumdan daha fazladır. Kimyasal benzerliğine rağmen, lityum tipik olarak daha küçük boyutundan dolayı sodyum veya potasyum ile birlikte olmaz. Nispeten düşük reaktivitesi nedeniyle, deniz suyunda büyük miktarlarda bulunabilir; Deniz suyunun milyonda yaklaşık 0.14 ila 0.25 parça (ppm) veya 25 mikromolar olduğu tahmin edilmektedir.

Magnezyum ile çapraz ilişkisi genellikle, kabuksal konsantrasyonunun yaklaşık 18 ppm olduğu, galyum ve niyobyum ile karşılaştırılabildiği, ferromanyyum minerallerindeki magnezyumun yerini almasına izin verir. Ticari olarak, en önemli lityum minerali, dünya çapında büyük tortularda meydana gelen spodumendir. Rubidyum, yaklaşık olarak çinko kadar bol ve bakırdan daha bol miktardadır. Doğal olarak mineraller lösit, polisit, karnallit, zinnwaldit ve lepidolit içinde bulunur, ancak bunlardan hiçbiri sadece rubidyum içermez ve başka alkali metal içermez. Sezyum, antimon, kadmiyum, kalay ve tungsten gibi bilinen bazı elementlerden daha boldur, ancak rubidyum'dan çok daha az bulunur. Fransiyumun doğal olarak oluşan tek izotopu olan Francium-223, aktinyum-227'nin alfa bozulmasının ürünüdür ve uranyum minerallerinde eser miktarda bulunabilir. Belirli bir uranyum örneğinde, her 10¹⁸ uranyum atomu için sadece bir tane francium atomu olduğu tahmin edilmektedir. Yerkabuğunda herhangi bir zamanda en fazla 30 gramlık bir fraksiyon olduğu hesaplanmıştır.

Özellikleri

Fiziksel ve kimyasal

Alkali metallerin fiziksel ve kimyasal özellikleri, bir ns¹ değerlik elektron konfigürasyonuna sahip olmaları ile kolayca açıklanabilir, bu da zayıf metal bağıyla sonuçlanır. Bu nedenle, tüm alkali metaller yumuşaktır ve düşük yoğunluklara, erime ve kaynama noktalarına, ayrıca süblimasyon, buharlaşma ve ayrışmanın ısısına sahiptir. Hepsi hacim merkezli kübik kristal yapıda kristalleşir ve farklı alev renklerine sahiptir, çünkü dış elektronları çok kolay uyarılır. Ns¹ konfigürasyonu ayrıca çok büyük atomik ve iyonik yarıçapa sahip alkali metallerin yanı sıra çok yüksek termal ve elektrik iletkenliği ile sonuçlanır. Bu elektronun iyonlaştırılması ve çok yüksek ikinci iyonizasyon enerjisine bağlı olarak, kimyasalları, +1 oksidasyon durumlarını oluşturmak için en dışsal s-orbitalindeki yalnız değerlik elektronlarının kaybı ile baskındır. Kimyanın çoğu sadece grubun ilk beş üyesi için gözlemlenmiştir. Aşırı radyoaktivitesi nedeniyle, franiyumun kimyası iyi kurulmamıştır; Böylece, buradaki özelliklerinin sunumu sınırlıdır. Fransiyum hakkında ne az bilinen, beklendiği gibi mesimsel davranışta çok yakın olduğunu gösterir. Fransiyumun fiziksel özellikleri bile daha kabatasyondur, çünkü dökme element hiç gözlenmemiştir; Bu nedenle, literatürde bulunabilecek herhangi bir veri kesinlikle spekülatif bilinene dayanan tahmindir.

Alkali metaller, diğer gruplardaki elementlerin birbirlerine göre daha çok benzemektedir. Gerçekten de, benzerlik o kadar büyüktür ki, benzer iyonik yarıçaplarından dolayı potasyum, rubidyum ve sezyum ayırmak oldukça zordur; Lityum ve sodyum daha belirgindir. Örneğin, taploya doğru hareket ederken, bilinen tüm alkali metaller artan atomik yarıçapı gösterir, elektronegatifliği azaltır, reaktiviteyi arttırır, erime ve kaynama noktalarını azaltır, ayrıca füzyon ve buharlaşma ısısını azaltır. Genel olarak, yoğunlukları, potasyumun sodyumdan daha az yoğun olması haricinde, tabla aşağı doğru hareket ederken artar. Çok düzgün bir eğilim göstermeyen alkali metallerin çok az özelliklerinden biri de indirgenme potansiyelleridir: lityumun değeri anormaldir, diğerlerinden daha olumsuzdur. Bunun nedeni Li+ iyonunun gaz fazında çok yüksek bir hidrasyon enerjisine sahip olmasıdır: lityum iyonu, suyun yapısını önemli ölçüde bozmasına rağmen, entropide daha yüksek bir değişime neden olmakta, bu yüksek hidrasyon enerjisi, indirgeme potansiyellerinin bunu, bunu potansiyel olarak göstermesi için yeterlidir. Gaz fazında iyonlaştırmanın zorluğuna rağmen en elektropozitif alkali metaldir.

Kararlı alkali metaller, soluk altın rengi olan sezyum haricinde gümüş renkli metallerdir: açıkça renklendirilmiş üç metalden biridir (diğer ikisi bakır ve altındır). Buna ek olarak, ağır alkali toprak metalleri kalsiyum, stronsiyum ve baryumun yanı sıra divalent lantanidler europium ve ytterbium, soluk sarıdır, ancak renk sezyum için olduğundan daha az belirgindir. Parlaklık oksidasyona bağlı olarak havada hızla kirlenir. Hepsi hacim merkezli kübik kristal yapıda kristalleşir ve farklı alev renklerine sahiptir, çünkü dış elektronları çok kolay uyarılır. Gerçekten de, bu alev testi renkleri, ortak iyonlara sahip tüm tuzları çözünebildiğinden, bunları tanımlamanın en yaygın yoludur.

Tüm alkali metaller oldukça reaktifdir ve doğada hiçbir zaman temel formda bulunmazlar. Bu nedenle, genellikle mineral yağda veya kerosende (parafine yağda) depolanırlar. Bunlar, lityum florür (Li F) hariç tümü suda çözünen beyaz iyonik kristal bileşikler olan alkali metal halojenürleri oluşturmak için halojenlerle agresif reaksiyona girerler. Alkali metaller ayrıca güçlü alkali hidroksitleri oluşturmak için suyla reaksiyona girerler ve bu nedenle dikkatle kullanılmaları gerekir. Daha ağır alkali metaller, hafif olanlardan daha sert tepki verir; örneğin, suya bırakıldığında, her bir metalin aynı mol molü kullanıldığında, sezyum potasyumdan daha büyük bir patlama meydana getirir. Alkali metaller, düşük etkili nükleer yükleri ve sadece bir elektronu kaybederek asil gaz konfigürasyonuna erişebilmeleri nedeniyle periyodik tablonun kendi periyodlarında en düşük ilk iyonlaşma enerjisine sahiptir. Alkali metaller sadece suyla reaksiyona girmez, aynı zamanda en son reaktivitelerinin olağanüstü derecesini gösteren alkoller ve fenoller, gazlı amonyak ve alkinler gibi proton donörleriyle de reaksiyon gösterir. İndirgeyici etkenler olarak büyük güçleri, diğer metalleri oksitlerinden veya halojenürlerinden serbest bırakmada onları çok faydalı kılar. Tüm alkali metallerin ikinci iyonlaşma enerjisi, çekirdeğe de yakın olan tam bir kabuk içinde olduğu için çok yüksektir; Böylece katyonlar oluşturarak neredeyse her zaman tek bir elektron kaybederler.

Alkalitler bir istisnadır: Alkalitler keşfedilmeden önce olduğu gibi alışılmadık bir a −1 oksidasyon durumunda alkali metalleri içeren kararsız bileşiklerdir, alkali metallerinin anyonlar oluşturması beklenmezdi ve sadece katyon olarak tuzlarda görünebilir. Alkalid anyonlar s-alt kabuklarını doldurdular, bu da onlara var olmalarını sağlayacak kadar sağlamlık sağlıyor. Lityum dışındaki tüm kararlı alkali metallerin alkalitler oluşturabildikleri bilinmektedir ve alkalitler olağandışı stokiyometri ve düşük iyonlaşma potansiyelleri nedeniyle çok teorik ilgi alanına sahiptir. Alkalitler, anyon görevi gören tuzaklı elektronlu tuzlar olan elektridlere kimyasal olarak benzer.

Özellikle çarpıcı bir alkali örneği, normal sodyum hidrid olan Na⁺H⁻'nın aksine, "ters sodyum hidrit", H⁺Na⁻ (her iki iyon da kompleksleşir): izolasyonda kararsızdır; iki türevinin yer değiştirmesinden hidrojenden sodyuma geçmesine rağmen, birkaç türevin metastaz veya stabil olduğu tahmin edilmektedir.

Sulu çözeltide, alkali metal iyonları [M(H₂O)_n]⁺, formülüne sahip sulu iyonları oluşturur, ki burada n çözünme numarasıdır. Koordinasyon numaraları ve şekilleri, iyonik yarıçaplarından beklenenlerle iyi uyum sağlar. Sulu çözeltide, metal iyonuna doğrudan bağlanan su moleküllerinin, birinci veya birincil çözme kabuğu olarak da bilinen birinci koordinasyon küresine ait olduğu söylenir.

Bir su molekülü ve metal iyonu arasındaki bağ, her iki elektronu bağa bağlayan oksijen atomu ile birlikte bir kovalentte bağlıdır. Koordine edilmiş her su molekülü, diğer su moleküllerine hidrojen bağları ile bağlanabilir. İkincisinin ikinci koordinasyon alanında bulunduğu söylenir. Bununla birlikte, alkali metal katyonları için, ikinci koordinasyon küresi, katyondaki +1 yükü, primer çözülme kabuğundaki su moleküllerini, bunlarla kuvvetli hidrojen bağları oluşturacak kadar polarize edecek kadar yüksek olmadığından iyi tanımlanmamıştır. İkinci koordinasyon küresi, daha istikrarlı bir varlık üretiyor.

Li⁺ için çözünme sayısının deneysel olarak 4 olduğu, tetrahedral [Li(H₂O)₄]⁺'yı oluşturan 4 olduğu belirlendi: lityum akvaryumlar için 3-6 çözme sayıları bulunurken, 4'ten az çözme sayıları bunun sonucu olabilir. temas iyon çiftlerinin oluşumu ve daha yüksek çözülme sayıları, tetrahedronun bir yüzünden [Li(H₂O)₄]⁺ 'ya yaklaşan su molekülleri açısından yorumlanabilir, ancak moleküler dinamik simülasyonlar oktahedral bir heksaqua iyonunun varlığını gösterebilir. Ayrıca sodyum iyonunun birincil çözülme alanında, oktahedral [Na(H₂O)₆]⁺ iyon oluşturan altı su molekülü de vardır. Daha önce daha ağır alkali metallerin de oktahedral hexaaqua iyonları oluşturduğu düşünüldüğü halde, potasyum ve rubidyumun muhtemelen [K(H₂O)₈]⁺ ve [Rb(H₂O)₈]⁺ iyonlarını oluşturduğu anlaşılmıştır. kare antiprizmatik yapı ve bu sezyum 12 koordinatını [Cs(H₂O)₁₂]⁺ iyonu oluşturur.

Lithium

Lityumun kimyası, küçük Li⁺ katyonları anyonları polarize ettiği ve bileşiklerine daha kovalent bir karakter verdiği için grubun geri kalanından birkaç farklılık gösterir. Lityum ve magnezyum benzer atom yarıçapları nedeniyle köşegen bir ilişkiye sahiptir, böylece bazı benzerlikler gösterebilirler. Örneğin, lityum, tüm alkalin toprak metalleri (magnezyum grubu) arasında ortak olan ancak alkali metaller arasında benzersiz olan bir özellik olan kararlı bir nitrit oluşturur.Ek olarak, kendi grupları arasında, sadece lityum ve magnezyum, önemli kovalent karaktere sahip organometalik bileşikler oluşturur (örn., LiMe ve MgMe₂).

Lityum florür, suda az çözünür olan tek alkali metal halojenürdür ve lityum hidroksit, delindirici olmayan tek alkali metal hidroksittir. Tersine, polarize edilemeyen büyük anyonlu lityum perklorat ve diğer lityum tuzları, muhtemelen Li⁺ yüksek çözünme enerjisine sahip olduğundan, diğer alkali metallerin benzer bileşiklerinden çok daha kararlıdır. Bu etki aynı zamanda çoğu basit lityum tuzunun, hidratlanmış formda sıkça karşılaşıldığı anlamına gelir, çünkü susuz formlar aşırı derecede higroskopiktir: bu, lityum klorür ve lityum bromür gibi tuzların nem gidericilerde ve klimalarda kullanılmasına izin verir.

Fransiyum

Fransiyumun, yüksek atom ağırlığı nedeniyle elektronlarının ışık hızının kayda değer fraksiyonlarında hareket etmesine ve dolayısıyla göreceli etkileri daha belirgin hale getirmesine neden olarak bazı farklılıklar göstereceği tahmin edilmektedir. Alkali metallerin elektronegatiflikleri ve iyonlaşma enerjilerini azaltma eğiliminin aksine, falsiyumun elektronegatifliği ve iyonlaşma enerjisinin, 7'li elektronların göreceli stabilizasyonu nedeniyle sezyumunkinden daha yüksek olduğu tahmin edilmektedir; ayrıca, atomik yarıçapının anormal derecede düşük olması beklenir. Bu nedenle, beklentinin aksine sezyum, alkali metallerin en reaktif olanıdır; Fransiyumun bilinen tüm fiziksel özellikleri, ilk iyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi ve anyon polarizasyonu gibi lityumdan sezyuma giden açık eğilimlerden sapma gösterir; ancak, birçok kaynak, foksiyona ilişkin bilinen verilerin yetersizliği nedeniyle, fazladan kaynaklanmış değerler verdiğini göz ardı ederek Relativistik etkiler, lityumdan sezyum eğilimini frankıyuma uygulanamaz hale getirir.

Fransiyumun göreceliliği göz önünde bulundurarak tahmin ettiği az sayıdaki özelliklerden bazıları elektron ilgisi (47.2 kJ/mol) ve Fr₂ molekülünün ayrışma entalpisidir (42.1kJ/mol). CsFr molekülü, Cs⁺Fr⁻ olarak polarize edilir; bu, falsiyumun 7s alt kabuğunun 6s sezyum alt kabuğundan daha göreceli etkilerden daha güçlü bir şekilde etkilendiğini gösterir. Ek olarak, fransiyum süperoksitin (FrO₂), diğer alkali metal süperoksitlerden farklı olarak, 6p franodyumun elektronlarının bağlanma katkıları nedeniyle önemli kovalent karaktere sahip olması beklenir.

Nükleer

Bütün alkali metallerin tuhaf atom numaraları vardır; bu nedenle, izotopları tek veya çift (proton sayısı ve nötron sayısı tek) veya tek (proton sayısı tek, ancak nötron sayısı da çift) olmalıdır. Tek tuhaf çekirdeklerin kütle sayıları, oysa tek tuhaf çekirdeklerin tek kütle sayıları vardır. Tek garip ilkel çekirdekler nadirdir, çünkü tek garip çekirdeklerin çoğu beta bozunması açısından oldukça kararsızdır, çünkü çürüme ürünleri eşit - hatta nükleer eşleşme etkileri nedeniyle daha kuvvetli bağlanır. Tek garip çekirdeklerin nadir olması nedeniyle, alkali metallerin hemen hemen tüm ilkel izotopları tek düzlüktür (istisnai durumlar, ışığa dayanıklı izotop lityum-6 ve uzun ömürlü radyoizotop potasyum-40).

Belirli bir tek kütleli sayı için, sadece tek bir beta-kararlı nüklid olabilir, çünkü tek-çift ve tek-çift arasındaki bağlanma enerjisinde, hatta çift-tek-tek ile diğer çekirdekler arasında kalanla karşılaştırılabilir bir fark yoktur. aynı kütle sayısının (izobarlar) beta kütlesi düşüktür ve en düşük kütle çekirdeğine doğru çürümesi vardır. Her iki tipte nükleonun tek sayıda kararsızlığının bir etkisi, alkali metaller gibi tek numaralı elementlerin, çift numaralı elementlerden daha az kararlı izotoplara sahip olma eğiliminde olmasıdır. Sadece tek bir kararlı izotopu olan 26 monoisotopik elementin, bir tanesinin haricinde hepsinin tek bir atom numarası vardır ve hepsinin dışında hepsinin aynı zamanda bir çift nötronu vardır. Berilyum, düşük atom numarası nedeniyle her iki kuralın da tek istisnasıdır.

Lityum ve sezyum dışındaki tüm alkali metallerin doğal olarak meydana gelen en az bir radyoizotopu vardır: sodyum-22 ve sodyum-24 kozmojen olarak üretilen iz radyoizotoplarıdır, potasyum-40 ve rubidyum-87 çok uzun yarı ömre sahiptir ve bu nedenle doğal olarak meydana gelirler ve tümü Fransiyumun izotopları radyoaktifdir. Sezyumun ayrıca, doğal olarak oluşan radyoizotoplara sahip olmamasına rağmen, 20. yüzyılın başlarında radyoaktif olduğu düşünülmüştü. (O sırada henüz keşfedilmemiş Fransiyum.) Potasyumun uzun ömürlü doğal radyoizotopu olan potasyum-40, yaklaşık %0.012 oranında doğal potasyum oluşturur ve bu nedenle doğal potasyum zayıf bir şekilde radyoaktifdir. Bu doğal radyoaktivite, 1925'teki element 87 (sezyumdan sonraki bir sonraki alkali metal) keşifinin yanlış bir iddiasının temeli haline geldi. Sezyum-137, 30.17 yıllık yarı ömrü ile, birkaç yıl soğutulduktan sonra harcanan nükleer yakıtın radyoaktivitesinin çoğundan sorumlu olan stronsiyum-90 ile birlikte orta ömürlü iki fisyon ürününden biridir birkaç yıl soğutulduktan sonra, kullanımdan birkaç yüz yıla kadar kullanılmış nükleer yakıtın radyoaktivitesinin çoğundan sorumludur. Hala Çernobil kazasından kalan radyoaktivitenin çoğunu oluşturuyor. Sezyum-137, yüksek enerjili beta bozunmasına uğrar ve sonunda stabil baryum-137 olur.

Periyodik trendler

Alkali metaller, diğer herhangi bir gruptaki elementlerden birbirlerine benzerdir. Örneğin, taplodan aşağı doğru hareket ederken, bilinen tüm alkali metaller artan atomik yarıçap, elektronegativitenin azalması, reaktivitenin arttırılması ve erime ve kaynama noktalarının yanı sıra füzyon ve buharlaşma sıcaklıklarının azaldığını göstermektedir. Genel olarak, taplodan aşağı doğru hareket ederken yoğunlukları artar, ancak potasyum sodyumdan daha yoğundur.

Atomik ve iyonik yarıçapı

Alkali metallerin atom yarıçapları gruptan aşağı doğru yükselir. Ekranlama etkisi nedeniyle, bir atomun birden fazla elektron kabuğuna sahip olması durumunda, her bir elektron çekirdekten gelen elektriksel çekimin yanı sıra diğer elektronlardan elektrik itme hissi duymaktadır. Alkali metallerde, en dıştaki elektron yalnızca +1 net yükünü hisseder, çünkü bazı nükleer yükler (atom sayısına eşittir) iç elektronlar tarafından iptal edilir; Bir alkali metalin iç elektronlarının sayısı her zaman nükleer yükten birdir. Bu nedenle, alkali metallerin atom yarıçapını etkileyen tek faktör elektron kabukları sayısıdır. Bu sayı gruptan aşağıya doğru arttığından, atom yarıçapı da gruptan aşağı doğru artmalıdır. Alkali metallerin iyon yarıçapları atom yarıçaplarından çok daha küçüktür. Bunun nedeni, alkali metallerin en dıştaki elektronunun, iç elektronlardan farklı bir elektron kabuğudur ve bu nedenle çıkarıldığında, sonuçta ortaya çıkan atom, daha az elektron kabuğuna sahiptir ve daha küçüktür. Ek olarak, etkili nükleer yük artar ve böylece elektronlar çekirdeğe doğru daha güçlü çekilir ve iyon yarıçapı azalır.

İlk iyonlaşma enerjisi

Bir elementin veya molekülün ilk iyonlaşma enerjisi, en gevşek şekilde tutulan elektronu elementin veya moleküllerin bir mol gaz atomundan, elektrik yükü +1 olan bir mol gaz iyonu oluşturmak için hareket ettirmek için gerekli olan enerjidir. İlk iyonlaşma enerjisini etkileyen faktörler nükleer yük, iç elektronlarla koruma miktarı ve her zaman ana grup elementlerinde her zaman bir dış elektron olan çekirdekten en gevşek şekilde tutulan elektrondan uzaklıktır. İlk iki faktör etkili nükleer yükü değiştirerek en gevşek elektron hissini veriyor. En dış alkali metal elektronu her zaman aynı etkin nükleer yükü (+1) hissettiğinden, ilk iyonlaşma enerjisini etkileyen tek faktör, en dıştaki elektrondan çekirdeğe olan mesafedir. Bu mesafe gruptan aşağıya doğru uzadığından, en dıştaki elektron çekirdekten daha az çekim hisseder ve böylece ilk iyonlaşma enerjisi azalır. (Bu eğilim, göreceli stabilizasyon ve 7'lerin orbitalinin daralması nedeniyle frankiyumda bozulmuştur, bu da fransiyumun değerlik elektronunu çekirdeğe göreceli olmayan hesaplamalardan beklenenden daha yakın hale getirmiştir. Bu, falsiyumun en dış elektronunun çekirdekten daha fazla çekim hissetmesini sağlayarak ilk iyonlaşma enerjisini sezyuminkinin biraz üstüne çıkarır.) Alkali metallerin ikinci iyonlaşma enerjisi, en gevşek şekilde tutulan ikinci elektronun tamamen doldurulmuş bir elektron kabuğunun bir parçası olması ve bu nedenle çıkarılması zor olduğu için birinciden çok daha yüksektir.

Reaktivite

Alkali metallerin reaktiviteleri grubun aşağı aşağı doğru inişte artar. Bu iki faktörün bir birleşiminin sonucudur: ilk iyonlaşma enerjileri ve alkali metallerin atomizasyon enerjileri. Alkali metallerin ilk iyonlaşma enerjisi grubu düşürdüğü için, en dıştaki elektronun atomdan ayrılması ve kimyasal reaksiyonlara katılması daha kolaydır, böylece gruptaki reaktivite artar. Atomizasyon enerjisi, atomlar yarıçap olarak arttıkça gruba düşen bir elementin metalik bağının gücünü ölçer ve bu nedenle metalik bağın uzunluğu artmalıdır, bu sayede delokalize elektronlar daha ağır alkali metallerin çekirdeklerinin çekiciliğinden uzaklaşmalıdır. Atomizasyon ve ilk iyonlaşma enerjilerinin eklenmesi, bir alkali metalin başka bir madde ile reaksiyonunun aktivasyon enerjisiyle yakından ilişkili (ancak buna eşit olmayan) bir miktar verir. Bu miktar grubun aşağı inmesini azaltır ve aktivasyon enerjisi de artar; Böylece kimyasal reaksiyonlar daha hızlı gerçekleşebilir ve reaktivite gruptan aşağıya doğru artar.

Elektronegativite

Elektronegatiflik, bir atomun veya işlevsel bir grubun kendisine elektronları (veya elektron yoğunluğunu) çekme eğilimini tanımlayan kimyasal bir özelliktir. Sodyum klorür içindeki sodyum ve klor arasındaki bağ kovalent ise, paylaşılan elektron çifti klora çekilir, çünkü dış elektronlar üzerindeki etkili nükleer yük klor içerisinde +7'dır ancak sodyumda sadece +1'dir. Elektron çifti, klorin atomuna o kadar yakın çekilir ki, pratik olarak klorin atomuna (bir iyonik bağ) aktarılırlar. Bununla birlikte, eğer sodyum atomu bir lityum atomu ile değiştirilmişse, elektronlar önceki gibi olduğu gibi klor atomuna yakın olarak çekilmez, çünkü lityum atomu daha küçüktür, elektron çifti lityumdan daha etkili olan nükleer yüke daha güçlü bir şekilde çekilir. Bu nedenle, daha büyük alkali metal atomları (grubun aşağısında), bağlanma çifti kendilerine karşı daha az kuvvetle çekildiğinden daha az elektronegatif olacaktır. Daha önce de belirtildiği gibi, Fransiyumun bir istisna olması bekleniyor. Lityumun yüksek elektronegatifliği nedeniyle, bileşiklerinin bazıları daha kovalent bir karaktere sahiptir. Örneğin, lityum iyodür (Li I), çoğu kovalent bileşiğin özelliği olan organik çözücüler içinde çözünecektir. Lityum florür (LiF), suda çözünür olmayan tek alkali halojenürdür ve lityum hidroksit (LiOH), delüksen olmayan tek alkali metal hidroksittir.

Erime ve kaynama noktaları

Bir maddenin erime noktası, katıdan sıvıya durumunu değiştirdiği noktadır; bir maddenin kaynama noktası (sıvı halde), sıvının buhar basıncının eşit olduğu noktada sıvının etrafını saran çevresel basınç ve tüm sıvıların durumu gaz olarak değiştirir. Bir metal erime noktasına kadar ısıtıldığında, metalleri atomları yerinde tutan zayıflatır, böylece atomlar hareket edebilir ve metalik bağlar en sonunda metalin kaynama noktasında tamamen kırılır. Bu nedenle, alkali metallerin düşen erime ve kaynama noktaları, alkali metallerin metalik bağlarının kuvvetinin grupta azaldığını göstermektedir. Bunun nedeni metal atomlarının pozitif iyonlardan delokalize elektronlara elektromanyetik çekim ile bir arada tutulmasıdır. Atomların büyüklüğü gruptan aşağı doğru büyüdükçe (atomik yarıçapı arttığından dolayı) iyonların çekirdeği delokalize elektronlardan daha uzağa doğru hareket eder ve bu nedenle metalik bağ zayıflar, böylece metal daha kolay erir ve kaynar, böylece erime ve kaynama noktaları düşer. (Artan nükleer şarj, koruyucu etkisinden dolayı önemli bir faktör değildir.)

Yoğunluk

Alkali metallerin hepsi aynı kristal yapıya (hacim merkezli kübik) sahiptir ve bu nedenle tek ilgili faktörler, belirli bir hacme sığabilecek atomların sayısı ve atomların birinin kütlesidir, çünkü yoğunluk birim hacim başına kütle olarak tanımlanır. İlk faktör, atomun hacmine ve dolayısıyla grubun aşağı inmesini artıran atom yarıçapına bağlıdır; bu nedenle, bir alkali metal atomunun hacmi gruptan aşağı doğru inişe geçmektedir. Bir alkali metal atomunun kütlesi de gruptan aşağıya inişini arttırır. Bu nedenle, alkali metallerin yoğunluk eğilimi atomik ağırlıklarına ve atomik yarıçaplarına bağlıdır; Bu iki faktör için rakamlar biliniyorsa, alkali metallerin yoğunlukları arasındaki oranlar hesaplanabilir. Elde edilen eğilim, alkali metallerin yoğunluğunun, potasyum haricinde bir tabloyla aşağıya doğru artmasıdır. Tüm elementlerin periyotlarındaki en düşük atom ağırlığına ve en büyük atom yarıçapına sahip olması nedeniyle, alkali metaller periyodik tablodaki en az yoğun metallerdir. Lityum, sodyum ve potasyum, periyodik cetvelde sudan daha az yoğun olan sadece üç metaldir: aslında, lityum oda sıcaklığında en az bilinen katıdır.

Bileşikler

Alkali metaller, genel olarak karşılaşılan tüm anyonlara sahip, grup eğilimlerini iyi gösteren eksiksiz bir dizi bileşik oluşturur. Bu bileşikler, alıcı türlere elektron kaybeden ve monopozitif iyonlar oluşturan alkali metalleri içeren olarak tanımlanabilir. Bu açıklama alkali halojenürler için en doğrudur ve katyonik ve anyonik yük arttıkça ve anyon daha büyük ve daha polarize hale geldikçe daha az ve daha az kesinleşir. Örneğin, iyonik bağ NaCl, Na₂O, Na₂S, Na₃P, Na₃As, Na₃Sb, Na₃Bi, Na, serisi boyunca metalik bağlanma yolunu verir.

Hidroksitler

Tüm alkali metaller soğuk su ile şiddetli veya patlayıcı reaksiyona girerek, kuvvetli bir bazik alkali metal hidroksitin sulu bir çözeltisini oluşturur ve hidrojen gazı açığa çıkarır. Bu reaksiyon, grubun aşağısında daha kuvvetli hale gelir: lityum efervesansla sabit şekilde reaksiyona girer, ancak sodyum ve potasyum tutuşabilir ve sudaki rubidyum ve sezyum suya batırılır ve o kadar hızlı hidrojen gazı meydana gelir ki, su içinde şok dalgaları cam kapları kırabilir. Bir alkali metal suya düştüğünde, iki ayrı aşaması olan bir patlama meydana getirir. Metal önce su ile reaksiyona girerek sudaki hidrojen bağlarını kırar ve hidrojen gazı üretir; bu daha reaktif daha ağır alkali metaller için daha hızlı gerçekleşir. İkincisi, reaksiyonun birinci kısmı tarafından üretilen ısı genellikle hidrojen gazını tutuşarak çevredeki havaya patlayıcı şekilde yanmasına neden olur. Bu ikincil hidrojen gazı patlaması, metalin su ile ilk tepkimesini değil (çoğunlukla su altında gerçekleşmesi muhtemel) su kabının üstündeki suda veya diğer su kütlesinin üzerinde görünür bir alev üretir.

Alkali metal hidroksitleri bilinen en temel hidroksitlerdir. Uygun araştırmalar, alkali metallerin sudaki patlayıcı davranışlarının, yalnızca hızlı hidrojen üretimi yerine Coulomb patlaması tarafından yapıldığını göstermiştir. Tüm alkali metaller su ile reaksiyonun bir parçası olarak erir. Su molekülleri, sıvı metalin çıplak metalik yüzeyini iyonize ederek pozitif yüklü metal bir yüzey ve negatif yüklü su iyonları bırakır. Yüklü metal ve su iyonları arasındaki çekim, yüzey alanını hızla arttıracak ve böylece üssel bir iyonlaşma artışı meydana gelecektir. Sıvı metal yüzey içindeki itici kuvvetler, yüzey gerilimi kuvvetlerini aştığında, kuvvetli bir şekilde patlar. Hidroksitlerin kendileri bilinen en temel hidroksitlerdir, tuzları vermek için asitlerle ve oligomerik alkoksitleri vermek için alkollerle reaksiyona girerler. Karbonatlar veya bikarbonatlar oluşturmak için karbon dioksit ile kolayca veya sülfitler veya bisülfitler oluşturmak için hidrojen sülfürle kolayca reaksiyona girerler ve tiolleri petrolden ayırmak için kullanılabilirler. Amfoterik oksitler ile reaksiyona girerler: örneğin, alüminyum, çinko, kalay oksitler ve kurşun, alüminatlar, çinkoatlar, stanatlar ve plumbatlar vermek için alkali metal hidroksitlerle reaksiyona girerler. Silikon dioksit asidiktir ve bu nedenle alkali metal hidroksitleri ayrıca silikat camına saldırabilir.

Intermetallic bileşikler

Oda sıcaklığında sıvı NaK alaşımı

Alkali metaller, Na₅Hg₈ ve Na₃Hg de dahil olmak üzere cıva içeren sodyum amalgamlar gibi periyodik tablodaki periyodik tablodaki, birbirleriyle birçok intermetalik bileşik ve grup 2 ila 13'ten elementler oluşturur. Bunlardan bazıları iyonik özelliklere sahiptir: alaşımların altınla alınması, metallerin en elektronegatifi olan NaAu ve KAu metaliktir, ancak RbAu ve CsAu yarı iletkenlerdir. NaK çok yararlı olan bir sodyum ve potasyum alaşımıdır, çünkü oda sıcaklığında sıvıdır, bununla birlikte suya ve havaya aşırı reaktivitesinden dolayı önlemler alınmalıdır.Ötektik karışım, -12.6°C'de erir. %41 sezyum, %47 sodyum ve %12 potasyum alaşımı, −78°C'deki herhangi bir metal veya alaşımın bilinen en düşük erime noktasına sahiptir.

13 element grubuyla bileşikler

Alkali metallerin, NaTl gibi daha ağır grup 13 elementleri (alüminyum, galyum, indiyum ve talyum) içeren intermetalik bileşikleri, önceki elementlere sahip normal alaşımlardan farklı olarak, zayıf alkali iletkenler veya yarı iletkenlerdir; içerdiği alkali metalin, ilgili Zintl anyonlarına bir elektron kaybettiğini ima eder. Bununla birlikte, grup 14 ve ötesindeki elementler ayrık anyonik kümeler oluşturma eğilimindeyken, grup 13 elementler dev iyonik kafes arasında bulunan alkali metal katyonlarıyla polimerik iyonlar oluşturma eğilimindedir. Örneğin, NaTl, anyonik kafes arasına yerleştirilmiş Na⁺ iyonları ile kovalent bir elmas küp yapılı bir polimerik anyondan (—Tl⁻—)n oluşur. Daha büyük alkali metaller anyonik bir kafes içine benzer şekilde oturamaz ve ağır grup 13 elementlerini anyonik kümeler oluşturmaya zorlama eğilimindedir.

Bor, 13. Gruptaki tek metal olmayan özel bir durumdur. Alkali metal boritleri, deltahedral yapıları içeren kayda değer bor-bon bağını içeren bor bakımından zengin olma eğilimindedir ve yüksek sıcaklıklarda çok yüksek bir buhar basıncına sahip olan alkali metaller nedeniyle termal olarak kararsızdır. Bu, doğrudan sentezi problemli kılar, çünkü alkali metaller, 700°C'nin altındaki bor ile reaksiyona girmez ve bu, alkali metalin fazla olduğu sızdırmaz kaplarda gerçekleştirilmelidir. Ayrıca, istisnai olarak bu grupta, borla reaktivite grubu azaltır: lityum tamamen 700°C'de reaksiyona girer, ancak 900°C'de sodyum ve potasyum 1200°C'ye kadar olmaz ve reaksiyon lityum için anlıktır, ancak potasyum için saatler sürer. Rubidyum ve sezyum boridleri bile tanımlanmamıştır. LiB₁₀, NaB₆, NaB₁₅, ve KB₆ gibi çeşitli fazlar bilinmektedir. Yüksek basınç altında, lityumdaki bor - boron bağlanması, Wade'in kurallarının takip edilmesinden, grubun geri kalanı gibi Zintl anyonlarının oluşmasına kadar değişiklik gösterir.