アルカリ金属

なぜこれほど激しく反応するのか

アルカリ金属はどれも最外殻に電子を1個だけもつ。この電子は原子核から遠く、内側の満たされた電子殻にさえぎられているため、引きつける力が弱い。この電子を手放せば貴ガスと同じ安定な電子配置になるので、電子はいとも簡単に離れていく。こうして1価の陽イオンができ、大量のエネルギーが放出される。

リチウムを水に落とすと、一定の勢いで泡を出す。ナトリウムは水面を走り回り、発火することもある。カリウムはたちまち薄紫色の炎を上げ、ルビジウムとセシウムは爆発する。いずれの場合も金属は水素ガスと強いアルカリ性の水酸化物の水溶液を生じる。族の名前はここに由来する。「アルカリ」はアラビア語のal-qalī、つまり植物の灰を意味する言葉で、炭酸カリウムや炭酸ナトリウムはもともとこの灰から取り出されていた。

族を下るにつれて何が変わるか

第1族を下るごとに、電子殻が1つずつ増える。最外殻電子はより外側に位置し、束縛もゆるくなるため、反応性は急激に高まる。同時に、原子どうしを結びつける金属結合は弱くなる。融点はリチウムの181 °Cからセシウムの28 °Cまで下がり、セシウムは暖かい日なら融けてしまう。

また、下へ行くほど密度は大きく、やわらかくなる。リチウム、ナトリウム、カリウムは水に浮くが、ルビジウムとセシウムは沈む。どれもナイフで切ることができ、切り口には明るい銀色の面が現れるが、数秒のうちに曇ってしまう。

保管と取り扱い

アルカリ金属は空気中の酸素や水分と反応するため、鉱物油の中に沈めるか、アルゴンを満たしたアンプルに封入して保管する。リチウムは軽すぎて油に浮いてしまうので、代わりにワセリンで覆うことが多い。これらの金属による火災は水では消せず、乾燥砂や専用の粉末消火器が必要になる。

日常生活で出会うアルカリ金属

純粋なアルカリ金属を実験室の外で見ることはまずないが、その化合物はいたるところにある。ナトリウムイオンとカリウムイオンは神経を伝わる電気信号を担っており、体はこの2つのバランスを保つために絶えず働いている。

• リチウム：スマートフォン、ノートパソコン、電気自動車の充電式電池
• ナトリウム：食塩、重曹、そして旧式の街灯の黄色い光
• カリウム：肥料、バナナやジャガイモに含まれるカリウム
• ルビジウムとセシウム：原子時計。1秒の長さを定義するセシウム標準もそのひとつ