鹼金屬｜分類導讀

分類導讀 · 鹼金屬

只有一個外層電子的金屬

已對照來源· 版本 2026-10-19

成員名單與氫不在名單中（IUPAC Red Book §IR-3.5）、氫為非金屬（PubChem 分類）、最外層一個 s 電子（NIST 基態電子組態）、鋰最輕且密度約為水的一半、鉀可用刀切、鋰鈉鉀不以單質存在、銣自燃與保存方式、鋰鈉銣銫與水反應的程度、銫正電性最強、鍅無可秤重樣品且最似銫、各元素用途，皆已對照 PubChem 收錄的 Los Alamos、Jefferson Lab 原文（2026-10-18 閱讀）。2026-10-19 改寫：刪除原先依據 Greenwood & Earnshaw（未取得全文）的教科書式原理解說，改以 NIST 電子組態資料與來源記載的反應規律說明。

定義: IUPAC 核可的集合名稱「鹼金屬」指第 1 族的鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅，不包含同樣位於第 1 族的氫。
分類規則: 依 IUPAC Red Book 2005 §IR-3.5 的集合名稱：Li、Na、K、Rb、Cs、Fr。
例外與爭議: 氫位於第 1 族，但不在 IUPAC 的鹼金屬名單中；PubChem 將它歸為非金屬。
共同特性: 柔軟、呈銀白色的金屬、會與水反應，而且由鋰往下越來越劇烈、在自然界中不以單質存在、最外層只有一個 s 電子
科學原理: NIST 的基態電子組態顯示，每個鹼金屬都是在前一個稀有氣體的電子排布之外多出一個 s 電子；Los Alamos 與 Jefferson Lab 的記載則顯示，由鋰往下到銫，與水的反應越來越劇烈。

定義與判斷原則

國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）核可「鹼金屬」這個集合名稱，指第 1 族的鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅。氫雖然排在第 1 族最上方，卻不在這份名單裡；PubChem 也把氫歸為非金屬。

共同特性

鹼金屬都是柔軟的銀白色金屬：鋰是最輕的金屬，密度約只有水的一半；鉀軟得可以用刀切開。它們都很活潑，鋰、鈉、鉀在自然界中從不以單質存在；銣甚至會在空氣中自燃，必須保存在乾燥的礦物油、真空或惰性氣體中。

由上而下的規律

比較它們與水的反應，可以看到清楚的規律：鋰會與水反應，但不如鈉劇烈；鈉碰到水可能起火；銣與水劇烈反應，甚至點燃釋出的氫氣；銫遇冷水會發生爆炸性的反應，它也是正電性最強的元素。NIST 的電子組態資料則顯示，這六個元素的最外層都只有一個 s 電子。最下方的鍅極不穩定，至今沒有人製得可以秤重的樣品，科學家只知道它的化學性質最像銫。

代表元素與應用

鋰的電化學電位很高，是電池負極材料的重要候選。食鹽、小蘇打、蘇打灰都是鈉的化合物，鈉蒸氣則用於發出黃光的路燈。鉀是植物生長的必需成分，鉀鹽最大的用途是肥料。銫被用在原子鐘裡。

延伸思考鹼金屬的最外層都只有一個電子，與水的反應卻由上往下越來越劇烈。你覺得這個規律可能和原子的大小有什麼關係？為什麼很難用鍅來驗證這個趨勢？

代表元素

3 Li 鋰 11 Na 鈉 19 K 鉀 55 Cs 銫

分類導讀：鹼金屬Alkali metals