碱金属是指在元素周期表中ⅠA族除氢（H）外的六个金属元素，即锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）。

英国化学家汉弗里·戴维（Humphry Davy）在他29岁那年（1807年），通过电解熔融苛性钾（KOH）分离出金属钾的惊人成就早已为人熟知，无须赘述。几天之后，他又由熔融的苛性钠同样地得到了熔融的钠珠。由于这些新元素的反应活性很强，所以比较早期用水溶液做的这种制备实验都没能成功。戴维给这些元素所起的名字就反映了它们的来源。

锂于1817年被J.A.Arfvedson（当时他作为一名年轻的助手正在J.J.Berzelius实验室工作）辨认出是一种新的碱金属元素。他指出，锂的化合物跟钾和钠的化合物相似，但是锂的碳酸盐和氢氧化物在水中的溶解度却小得多。锂首先是从层状硅酸盐矿透锂长石LiAlSi4O10中分离出来的。Arfvedson还指出，锂还存在于辉石硅酸盐矿锂辉石LiAISi2O6及组成近似为K2Li3Al4Si7O21(OH,F)的锂云母中。他取名锂（其希腊文为λτθοξ，即石头），使其与Davy命名的钠和钾源自植物形成对比。1818年，Davy通过电解熔融Li2O而游离出金属锂。

在R.W. Bursen和G. R.Kireh hoff于1860年从矿泉水中发现铯以后仅几个月，他们又于1861年发现了作为锂云母次要组分的铷，这两种元素都是用本生和基尔霍夫在前一年（1859年）发明的分光镜首先发现的；因此，这两种元素都根据其光谱中最明显谱线的颜色而命名（铷的拉丁文为rubidus，即深红色；铯的拉丁文为caesius，即天蓝色）。

钫是由Margueritte Perey精细的放射化学工作而于1939年首先被发现的，Perey为了纪念她的祖国法国而将这种元素命名为钫。钫（主要为223Fr）在自然界中仅以微痕量存在，它是235U系中的227Ac经过一个稀有的（1%）衰变分支产生的。在地球上的丰度据估计为2×10-12ppm，这相当于在表面1km深的地壳内其总量仅为15g。由核反应也产生钫的其它同位素，但是，它们的半衰期都比223Fr的短，通过高能β-辐射而发生衰变的半衰期为t1/2=21.8min。由于这种强烈的放射性，所以只能用痕量的钫进行研究。

所有已发现的碱金属均存在于自然界中。按照化学元素丰度顺序，丰度最高的是钠，其次是钾，接下来是锂、铷、铯，最后是钫。

下表为碱金属元素在地壳中（不含海洋、大气）的质量克拉克值，取自《无机化学（第五版）》，2008 .371

由表可见，碱金属中，钾、钠的丰度较大，为常量元素，锂、铷、铯丰度很小，为微量元素。而海水中，钠的质量克拉克为1.062%，钾的质量克拉克为0.038%，钾、钠同样是海水中的常量元素。

碱金属在自然界的矿物是多种多样的，常见的如下：

碱金属在人体中以离子形式存在于体液中，也参与蛋白质的形成。

碱金属在人体中的质量分数（%）数据来源：《无机化学（第五版）》,2008.371

注：数据可能存在较大差异，以下数据可供核对：氧65%、碳18%、氢10%

人体中元素与地壳元素丰度呈正相关，这是生物链的传递结果。动物胚胎中钾与钠的质量分数相近，有学者认为这是动物源于海生有机体的证据之一。

大多数碱金属有多种用途。铷或铯的原子钟是纯碱金属最著名的应用之一，其中以铯原子钟最为精准。钠化合物较为常见的一种用途是制作钠灯，一种高效光源。钠和钾是生物体中的电解质，具有重要的生物学功能，属于膳食矿物质。

碱金属位于ⅠA族，其周期律性质主要表现为：自上而下，碱金属元素的金属性逐渐增强（元素金属性强弱可以从其单质与水或酸反应置换出氢的难易程度，或它们的最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱来推断）。

每一种碱金属元素都是同周期元素中金属性最强的元素。

碱金属有很多相似的性质：它们多是银白色的金属（铯呈金黄色光泽），密度小，熔点和沸点都比较低，标准状况下有很高的反应活性；它们易失去价电子形成带+1电荷的阳离子；它们质地软，可以用刀切开，露出银白色的切面；由于和空气中的氧气反应，切面很快便失去光泽。由于碱金属化学性质都很活泼，一般将它们放在矿物油中或封在稀有气体中保存，以防止与空气或水发生反应。在自然界中，碱金属只在盐中发现，从不以单质形式存在。 碱金属都能和水发生激烈的反应，生成强碱性的氢氧化物，并随相对原子质量增大反应能力越强。

碱金属单质多为具金属光泽的银白色金属（铯带金黄色），但暴露在空气中会因氧气的氧化作用生成氧化物膜使光泽度下降，呈现灰色，碱金属单质的密度小于2g·cm^-3，是典型的轻金属，锂、钠、钾能浮在水上，锂甚至能浮在煤油中；碱金属单质的晶体结构均为体心立方堆积，堆积密度小，莫氏硬度小于2，质软，导电、导热性能极佳。碱金属单质都能与汞（Hg）形成合金(汞齐)。

焰色反应（物理性质）

碱金属离子及其挥发性化合物在无色火焰中燃烧时会显现出独特的颜色，这可以用来鉴定碱金属离子的存在，锂、铷、铯也是这样被化学家发现的，电子跃迁可以解释焰色反应，碱金属离子的吸收光谱落在可见光区，因而出现了标志性颜色。

除了鉴定外，焰色反应还可以用于制造焰火和信号弹。

下表给出碱金属离子的焰色反应相关表格，波长数据取自《无机化学（第五版）》,2008380

碱金属单质的标准电极电势很小，具有很强的反应活性，能直接与很多非金属元素形成离子化合物，与水反应生成氢气，能还原许多盐类（比如四氯化钛），除锂外，所有碱金属单质都不能和氮气直接化合。

碱金属的相关热力学及电化学数据见下：

电子亲和能数据取自《化学-物质结构与性质（选修）》,2007年.24

单位均为标准单位

由表中可以看出碱金属的标准电极电势都在-3.000V左右，表明其单质很容易失去电子。电离能不断增加，电子亲和能不断递减，表明其单质的还原性不断增强。锂的标准摩尔水合焓最大，但事实上锂与水最不易反应，这是因为锂的标准摩尔升华焓太大，且相较于其他碱金属，锂与水的反应产物氢氧化锂溶解度较小，和水反应过程中氢氧化锂覆盖在锂上，影响了反应。

碱金属最引人注意的性质之一是它们易溶于液氨，并形成亮蓝色的、具有异乎寻常性质的亚稳态溶液。自从T.Weyl于1863年首先观察到这些溶液以来，它们已得到广泛的研究。已知重碱土金属（Ca，Sr和Ba）及二价的镧系元素铕和镱在液氮中也形成类似的溶液。许多种胺与氨一样都兵有这一能力，然而溶解程度却小得多。显然，金属的低晶格能、低电离能和阳离子的高溶剂化作用均能有助于这种溶解。这些溶液最显著的物理性质是其颜色电导率及磁化率。这些溶液稀释后都具有相同的蓝颜色，这表明存在着一种共同的有色物种，在高浓度时它们变成金属般的赤褐色。稀溶液的也导率比水中完全电离了的盐的电导率高一个数量级。当溶液变浓时，起初电导率减小，在约0.04mol·L-1时减小到最小值，然后电导率戏剧性地增大，直到接近典型液态金属的值。这种溶液是顺磁性的，其磁化率相当于每个金属原子有一个未成对电子，该磁化率随溶液浓度的增大而减小，在电导率最小值范围以内，溶液变成抗磁性的，然后，浓度更高时又有微弱的顺磁性。

对这些不寻常性质的解释已激起人们很大的兴趣。就细节而论还有某种不确定的情况，但研究者普遍认为在稀溶液里，碱金属电离成为阳离子M+和分布在溶剂空穴内的准自由电子。这种空穴半径为300~340 pm，它是排出了2~3个NH3分子形成的。这种物质有一个宽的吸收带，其最大波长一直延伸到约为1500nm的红外区，正是这一吸收带的短波长尾部产生溶液的深蓝颜色。空穴模型还解释了这一事实，即溶解还伴随着体积的明显膨胀，以致这些溶液的密度比液氨本身的低得多。其性质随浓度而变也可以通过五种溶质物种M，M2，M+，M-和e-之间的三种平衡得到最好的解释：

Mam ⇌ Mam+ + eam- K ≈ 10-2

Mam- ⇌ Mam + eam- K ≈ 10-3

(M2)am ⇌ 2Mam K ≈ 2×10-4

下标am表明这些物种溶于液氨并被溶剂化。在浓度很低时，第一个平衡起主要作用，而且高的离子也导率是由于电子的迁移率很高造成的（电子的迁移率约为阳离子的280倍）。物种Mam可看作是Mam+与eam-由库仑力结合在一起的离子对。当浓度增大时，第二个平衡左移、减少易移动的电子eam- ，使其成为复合物Mam，因而电导率下降：同时，Mam开始双聚成二聚物(M2)am。在(M2)am里，两个电子间的相互作用很强，导至自旋成对及抗磁性。在浓度更高时，系统表现得像熔融金属，其中金属阳离子被氨合。如下表所示，其饱和溶液确实极浓。

以质量比计算，Li的溶解度较低，这反映锂的原子量较低。而用物质的量来比较，Li的溶解度几乎比Na大50%（15.66mol/kgNH3与10.93mol/kgNH3相比）。请注意，要溶解1mol Cs(132.9 g)只需要2.34 mol NH3(39.8 g)。碱金属的液氨溶液作为可供选择的强还原剂十分有用。这些溶液本身是不稳定的，它们能分解产生成氨基化物：

M + NH3 → MNH2 + 1/2H2

然而，在无水及不存在催化杂质（如过渡金属离子）的条件下，其溶液可保存几天而仅有百分之几分解。某些还原反应是在被还原物的化学键不断开的情况下发生的，如还原氧气时在形成碱金属的超氧化物及过氧化物时就是这样：O2→O2-→O22-。

ⅠA族的周期性十分明显，但锂还是和同族的其它碱金属元素有很大不同，这种不同主要表现于锂化合物的共价性，这是由锂的原子半径过小导致的。

元素周期表中，碱金属锂与位于其对角线位置的碱土金属镁（Mg）存在一定的相似性，这里体现了元素周期表中局部存在的“对角线规则”。锂与镁的相似性：

（1）单质与氧气作用生成正常氧化物。

（2）单质可以与氮气直接化合（和锂同族的其它碱金属单质无此性质）。

（3）氟化物、碳酸盐、磷酸盐难溶于水。

（4）碳酸盐受热易分解。

究其原因，锂-镁对角线规则可以用周期表中离子半径的变化来说明，同一周期从左到右，离子半径因有效电荷的增加而减少，同族元素自上而下离子半径因电子层数的增加而增大，锂与镁因为处于对角线处，镁正好在锂的“右下方”，其离子半径因周期的递变规律而减小，又因族的递变规律而增大，二者抵消后就出现了相似性。

在碱金属元素形成的各类化合物中，碱金属阳离子是没有特别性质的，碱金属化合物的性质在绝大多数情况下体现为阴离子的性质。

碱金属的盐类熔沸点较高，下表即为碱金属盐类的熔点，本表取自《无机化学（第五版）》，2008.387

单位：m.p./℃

从表中还可以观察到：锂盐的沸点明显偏低，表明锂盐表现出一定的共价性

碱金属的有机金属化合物在有机合成上有重要应用，以下是对常见种类的简要介绍。

烃（烷）基锂

烃基锂中存在桥键（Li-C-Li），例如甲基锂以四聚体的形式存在，烃基锂中碳-锂键具有共价键的特征，其中丁基锂具有挥发性，并能进行减压蒸馏就是一个例子。烃基锂是强亲核试剂，亲核能力优于格氏试剂，能引发后者的所有加成反应，并有更高的产率，但立体选择性差；烃基锂位阻小，反应时受空间效应的影响小，因此可用烃基锂合成位阻较大的醇，此外，烃基锂与铜（Ⅰ）卤化物可形成二烃基铜锂，在有机合成上也有重要应用。烃基锂容易与水反应，制备时要彻底干燥。

炔基钠

1-炔烃可与钠在液氨中生成炔基钠，炔基钠是亲核试剂，可与卤代烃反应备制炔的衍生物或增长碳链，此外，也可以与酰卤反应备制炔基酮，但在有机合成中应用较少，其替代品为炔基铜（Ⅰ）化合物。

碱金属正常氧化物的相关性质见下，取自《无机化学（第五版）》,2008.383

单位均为标准热力学单位