現在、あなたの周りにはアルカリ金属があります。ナトリウムは食卓塩に、リチウムは携帯電話のバッテリーに、カリウムはバナナに含まれています。アルカリ金属は、周期表の最初の列にある6つの異なる元素を構成しています。これらは：
- リチウム（Li）、
- ナトリウム（Na）、
- カリウム（K）、
- ルビジウム（Rb）、
- セシウム（Cs）
- フランシウム（Fr）
それらは周期表の元素のSブロックの一部であり、水素、ヘリウム、カルシウムなどとともに、S軌道に最も外側の電子を持っています。アルカリ金属は、水や酸素との反応性が高い軟質金属です。とても柔らかいので、プラスチックのナイフで切ることができます。それらはまた銀のような輝きを持っており、熱と光の優れた伝導体です。
アルカリ金属は、水と反応すると高アルカリ性の物質を生成するため、いわゆるアルカリ金属です。アルカリ度とは、物質のpH、または酸を中和する能力を指します。高アルカリ性の物質は、酸を中和し、安定したpHレベルを維持できる強塩基を形成する可能性があります。
すべての元素には陽子と中性子で構成される原子核があり、アルカリ金属も例外ではありません。原子核を取り巻くのは電子で、これは負の電荷を持つ粒子です。これらの電子は、原子核の周りのエネルギー殻に存在し、それぞれがさまざまな数の電子を保持できます。最初のシェルは、それが電子のこれらのシェルだと彼らは非常に反応性にすることどのようにアルカリ金属を構造化されている2個の電子が、8つの第2のアップ、第三、第四18と、32まで保持することができます。
すべての原子は当然、完全に完全な最外殻の電子を持ちたいと思っています。ただし、周期表の最初の列の元素はすべて、最外殻に1つの電子を持っています。この最も外側の殻は価電子殻とも呼ばれ、そこに存在する電子は価電子と呼ばれます。
最外殻に電子が1つしかないため、アルカリ金属の原子が安定点に到達するのは非常に簡単です。電子を1つ失うだけです。平衡状態に到達するために電子を失う意欲と容易さは、高反応性として知られています。実際、化学における反応性は、最外殻の電子の数によって定義されます。希ガス（ネオンやヘリウムなどの元素）は、最も外側の電子殻がいっぱいであるため、非常に反応しません。
「アルカリ金属は価電子を1つしかないため、通常はその電子をあきらめることでこの状態になります。この過程で、アルカリ金属は酸化され、アルカリ金属から電子を奪うものはすべて還元されます。アルカリ金属は一価電子をあきらめるのが好きです」とペンシルベニア州イーストンのラファイエット大学の化学教授であるチップナタロ博士は言います。「電子の電荷は-1であるため、電子を失うと原子の電荷は+1になります。これが発生すると、原子はイオンと呼ばれ、正の電荷を持つため、陽イオンと呼ばれます。ですから、すべてのアルカリ金属は、+ 1の電荷を持つ陽イオンを作るのが好きです。」
アルカリ金属は非常に反応性が高いため、通常、自然界の他の金属と組み合わせて見られます。
要素の反応性が高いと、自然に見つけるのが難しくなります。
「これらの元素はすべて化合物で最初に発見されました[そして]いくつかの発見は化合物の豊富さと使用法のために帰するのが難しいです」とナタロは言います。「周期表を下に行くと、アルカリ金属は価電子を失う傾向が強くなります」、したがって「自然界に見られる元素の量も減少し、[結果として]発見日が遅くなります」。
アルカリ金属はいつ発見されましたか？
リチウムは、スウェーデンの化学者であるJohan AugustArfwedsonが鉱石を分析していた1817年に最初に発見されました。セシウムとルビジウムは、それぞれ1860年と1861年に、ドイツの化学者ロベルトブンゼン（ブンゼンバーナーに彼の名前を貸した）とグスタフキルヒホフ（キルヒホッフの電流に関する法則を考案した）によって発見されました。私たちが現在知っているアルカリ金属の中で最も反応性の高いフランシウムは、1939年にパリのキュリー研究所でフランスの科学者マルグリットペレーによって発見されました。
2つの非常に一般的なアルカリ金属であるナトリウムとカリウムは、長い間使用されてきた発見日が不明です。しかし、それらは1807年まで純粋な形で分離されませんでした（有名な化学者ハンフリーデービーによって）。ルビジウムは、同じくブンセンとキルヒホフによって1928年まで分離されませんでした。
アルカリ金属の最も一般的な特性の1つは、水と空気に対する反応性です。これらの要素は、水素ガスの生成のために焼けるように踊り、しばしば爆発します。セシウムとフランシウムは非常に反応性が高いので、空気にさらされるだけで炎上する可能性があります。元素はまた、周期表を下に移動するにつれて、原子半径が増加し、電気陰性度が減少し、融点と沸点が減少します。
アルカリ金属が空気や水に非常に激しく反応する場合、自然界でどのようにしてアルカリ金属が発見されたのか不思議に思うかもしれません。実は、アルカリ金属のほとんどは、反応してその1つの価電子を失いたいという強い欲求のために、自然界ではイオンとして見られます。それらのイオン形態では、金属ははるかに反応性が低い。
日常生活におけるアルカリ金属
アルカリ金属は、日常生活では非常に一般的ですが、生の元素形態では非常にまれであるため、興味深い化学的二重性があります。
たとえば、ナトリウムは自然界には存在せず、化合物から調製する必要があります。ナトリウムとカリウムは日常生活に欠かせない要素であり、ナトリウムは血圧を調節し、細胞全体に電解質を移動させるのに役立ちます。ナトリウムはまた、他の化合物と結合して、食卓塩と重曹を作ります。カリウムは血圧とブドウ糖の調節を助け、肥料に含まれています。リチウムは、前述のように、電池の製造に使用され、気分安定薬でもあります。
より反応性の高い元素であるセシウム、ルビジウム、フランシウムは、自然な用途が少なくなります。セシウムは、原子時計、穴あけ、光学ガラスの作成など、高度に専門化された用途で使用されています。ルビジウムは、医用画像および真空管で使用されます。非常にまれなフランシウムは、商業用途はあまりありませんが、研究やある種の癌の診断に使用されています。
最後に、すべてのアルカリ金属は、化学の分野でも非常に便利な教育ツールです。教師は、アルカリ金属を水に落として反応性の原理を示すのが大好きです。アルカリ金属が火を噴き、爆発するのをクラスが畏敬の念を抱いて見守るためだけです。
今それは放射能です！
フランシウムはアルカリ金属の中で最も希少であり、地球の地殻で2番目に希少な元素です（地球の地殻にはわずか340〜550グラムまたは約1ポンドと推定されています）。また、たまたま放射能が高く、最大寿命はわずか22分です。フランシウムは非常にまれで高価であるため、水に落とされたことはありませんが、科学者は、フランシウムがアルカリ金属の中で最も高い反応を示すと予想しています。
