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Très réactifs, ils ne se trouvent jamais à l'état élémentaire dans le milieu naturel, et réagissent immédiatement en présence d'humidité ; on les conserve par conséquent immergés dans de l'huile minérale, par exemple de l'huile de vaseline.

Le mot alcalin provient, via le mot d'emprunt alcali, de l'arabe al-qily signifiant la soude.

Propriétés

Les métaux alcalins sont de couleur argentée (le césium a toutefois des reflets dorés), mous, à bas point de fusion et faible densité. Ils réagissent facilement avec les halogènes pour former des sels ioniques, et avec l'eau pour former des hydroxydes fortement basiques.

Élément	Masse atomique (u)	Température de fusion	Température d'ébullition	Masse volumique (kg/m³)	Électronégativité (Pauling)
Lithium	6,941	180,54 °C	1 341,85 °C	534	0,98
Sodium	22,990	97,72 °C	882,85 °C	968	0,93
Potassium	39,098	63,38 °C	758,85 °C	890	0,82
Rubidium	85,468	39,31 °C	687,85 °C	1 532	0,82
Césium	132,905	28,44 °C	670,85 °C	1 930	0,79
Francium	(223)	26,85 °C	676,85 °C	1 870	0,70

Leur configuration électronique est caractérisée par la présence d'un électron unique ns¹, facilement perdu pour retrouver la configuration du gaz noble de la période précédente : les métaux alcalins forment donc très facilement des cations. Ils ont toujours le potentiel d'ionisation le plus bas de leur période ; le second potentiel d'ionisation est en revanche très élevé, en raison de la configuration électronique de gaz rare des cations alcalins.

Élément chimique			Configuration électronique
n^o 3	Li	Lithium	1s² 2s¹
n^o 11	Na	Sodium	1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
n^o 19	K	Potassium	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹
n^o 37	Rb	Rubidium	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s¹
n^o 55	Cs	Césium	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s¹
n^o 87	Fr	Francium	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s¹

L'hydrogène, avec son électron 1s¹ solitaire, devrait normalement appartenir au groupe des métaux alcalins. Toutefois, la perte de cet électron requiert davantage d'énergie que pour les autres éléments du groupe 1. L'hydrogène n'est pas non plus métallique aux conditions normales de température et de pression : il ne devient métallique qu'aux pressions très élevées (cf. hydrogène métallique).

Identification

Émission atomique

Les vapeurs de métaux alcalins (ou de leurs ions) excités par la chaleur ou l'électricité sont connus pour émettre des couleurs caractéristiques. C'est ainsi que la spectroscopie a vu ses premiers pas se réaliser, grâce aux expériences de Bunsen et Kirchhoff. Les couleurs sont dues au fait que le spectre d'émission atomique est un spectre de raie, et non un spectre continu de type corps noir, preuve de la nature quantique des niveaux d'énergie dans les atomes et ions. Les couleurs caractéristiques sont :

lithium : rose fuchsia intense ; de fait très utilisé en pyrotechnie,
sodium : jaune-orangé intense ; utilisé en pyrotechnie et dans les ampoules d'éclairages publics,
potassium : mauve pâle.

Réactions

Réaction avec l'eau

et peut provoquer l’inflammation ou l’explosion du dihydrogène avec une flamme jaune. Avec le potassium, la flamme est de couleur lilas.

Les réactions des métaux alcalins avec l'eau peuvent être, selon les quantités mises en œuvre, très dangereuses. Si dans les batteries au lithium, lorsqu'elles sont dégradées, comme après un accident, le liquide de refroidissement (de l'eau) rentre en contact (même par simple taux d’hygrométrie) avec le lithium, cela peut enclencher une combustion si la température est favorable à cette réaction (20°C).

Réaction dans l'ammoniac

Les métaux alcalins se dissolvent dans l'ammoniac liquide donnant des solutions bleues qui sont paramagnétiques.

${Na}_{(s)}+{NH_{3}}_{(l)}\to {Na}_{(solv)}^{+}+{e}_{(solv)}^{-}$

Vu la présence d'électrons libres, la solution occupe plus que la somme des volumes du métal et de l'ammoniac. Les électrons libres font de ces solutions de très bons agents réducteurs.

Réaction avec le dihydrogène

En réagissant avec le dihydrogène, les alcalins forment des hydrures.

$2{Na}_{(s)}+{H_{2}}_{(g)}\to 2{NaH}_{(s)}$

Ces hydrures sont très instables en solution, du fait de leur caractère très basique, et réagissent sur l'eau pour former du dihydrogène et des hydroxydes.

${NaH}_{(s)}+{H_{2}O}_{(l)}\to {Na}_{(aq)}^{+}+{OH}_{(aq)}^{-}+{H_{2}}_{(g)}$

${Na}_{(aq)}^{+}+{OH}_{(aq)}^{-}={NaOH}_{(aq)}$

Réaction avec le dioxygène

En réagissant avec le dioxygène, les métaux alcalins forment un oxyde, soluble dans l'eau. La réaction doit cependant être favorisée par le chauffage par exemple, sinon, le peroxyde ou l'hyperoxyde (et non l'oxyde) d'alcalin est formé.

$4{Na}_{(s)}+{O_{2}}_{(g)}\to 2{Na_{2}O}_{(s)}$ (formation de l'oxyde)

$2{Na}_{(s)}+{O_{2}}_{(g)}\to {Na_{2}O_{2}}_{(s)}$ (formation du peroxyde)

${Na}_{(s)}+{O_{2}}_{(g)}\to {NaO_{2}}_{(s)}$ (formation de l'hyperoxyde)

La solvatation de l'oxyde conduit à la dissociation des composés sodium et oxyde. L'ion oxyde est instable en solution, et son caractère basique conduit à la déprotonation de l'eau :

${Na_{2}O}_{(s)}+{H_{2}O}_{(l)}\to 2{Na}_{(aq)}^{+}+2{OH}_{(aq)}^{-}$

Les peroxydes et hyperoxydes se dismutent en dioxygène et en oxyde.

Voir aussi

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métal alcalin, sur le Wiktionnaire

Liens externes

UICPA : Page de liens vers le tableau périodique
UICPA : Tableau périodique officiel du 22/06/2007

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Métaux Alcalins	Alcalino- terreux	Lanthanides	Métaux de transition	Métaux pauvres	Métal- loïdes	Non- métaux	Halo- gènes	Gaz nobles	Éléments non classés
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 {{Éléments/Métaux alcalins}}
-Un '''métal alcalin''' est un [[élément chimique]] de la première colonne ([[Éléments du groupe 1|groupe&nbsp;1]], excepté l'[[hydrogène]]) du [[tableau périodique des éléments]]. Le [[lithium]] <sub>3</sub>Li, le [[sodium]] <sub>11</sub>Na, le [[potassium]] <sub>19</sub>K, le [[rubidium]] <sub>37</sub>Rb, le [[césium]] <sub>55</sub>Cs et le [[francium]] <sub>87</sub>Fr sont des métaux alcalins.
+) du [[tableau périodique des éléments]]. Le [[lithium]] <sub>3</sub>Li, le [[sodium]] <sub>11</sub>Na, le [[potassium]] <sub>19</sub>K, le [[rubidium]] <sub>37</sub>Rb, le [[césium]] <sub>55</sub>Cs et le [[francium]] <sub>87</sub>Fr sont des métaux alcalins.
 Très réactifs, ils ne se trouvent jamais à l'état élémentaire dans le milieu naturel, et réagissent immédiatement en présence d'humidité ; on les conserve par conséquent immergés dans de l'huile minérale, par exemple de l'huile de [[vaseline]].