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Exploring the family of alkali metals: What properties make them so similar?
碱金属的家族包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）与钫（Fr）。这些元素与氢一起构成了周期表第1族，位于s区。这些碱金属都具有相同的外层电子配置，使得它们展现出许多相似的特性。事实上，碱金属是周期表中群体趋势的最佳例子，各元素表现出高度特征化的同源行为。这一元素家族也被称为锂家族，因为锂是其中的首要元素。
碱金属在标准温度和压力下为亮泽、柔软且高度反应的金属，轻易地失去外层电子，形成带正电荷的阳离子。
所有的碱金属因为其柔软性，可以用刀轻易切割，暴露出闪亮的表面，但由于氧化反应，表面会迅速变色。由于其高度的反应性，这些金属需在油中储存，以避免与空气反应。自然界中的碱金属仅以化合物的形式存在，绝不会见到游离的元素形式。在所有碱金属中，铯是反应性最强的金属。碱金属与水反应时，越重的碱金属反应越剧烈。
在自然界中，各碱金属的丰富度也有所不同：钠是最丰富的，其次是钾、锂、铷、铯，而钫由于其极高的放射性，极为稀有。在一些不明的自然衰变链中，钫仅以微量形式存在。
碱金属不仅有着鲜明的物理化学性质，还在许多应用中具有重要的价值。例如，铷和铯被广泛应用于原子钟中，铯原子钟更是时间的标准。
而钠的化合物常用于钠蒸气灯，这是一种非常有效的发光装置。氯化钠（食盐）从古至今被广泛使用，而锂则被用作精神病药物和锂电池的阳极。
历史
钠化合物的历史可以追溯到古代；盐（氯化钠）一直是人类活动中的重要商品。虽然钾碱自古以来就被使用，但在大多数历史上，人们并不理解它与钠盐之间存在根本的差异。 1702年，乔治·恩斯特·斯塔尔获取了实验证据，暗示钠和钾盐之间的基础区别；1736年，亨利-路易·杜哈梅尔·杜·蒙索证明了这种差异。直到1789年，安托万·拉瓦锡才将钠和钾列为化学元素。
1807年，汉弗里·戴维在英国首次分离出纯钾，采用电解熔融盐的方法，成功从碱式钾（KOH）中提取出来。至此，钾成为第一个通过电解法分离出的金属。
铌的发现则是在1800年，以巴西化学家José Bonifácio de Andrada的名字命名。 1817年，约翰·奥古斯特·阿尔弗德森在分析铌精矿时发现了一种新元素，这就是锂。锂、钠和钾在1850年被约翰·沃尔夫冈·德贝莱发现，显示出周期性的化学性质。
铷和铯在1859年被发现在矿泉水中，使用了观测法发现的光谱线，名称来源于其发射光谱的显着颜色：铷的亮红色和铯的天蓝色。
存在
根据Oddo-Harkins法则，偶数原子序数的元素比奇数原子序数的元素更常见，尽管氢为例外。这条规则认为，奇数原子序数的元素有一个未成对的质子，更易捕获其他质子，从而增加其原子序数。
尽管碱金属的原子序数均为奇数，但在太阳系的丰度却低于偶数原子序数的元素。因此，科学家关注这些金属的形成以及其在地球和宇宙中的分布情况。
特性
碱金属的物理和化学特性可以通过它们的ns1价电子配置轻松解释，这导致金属间的结合较弱。因此，所有的碱金属都软而且低密度，它们的熔点和沸点都相对较低。
由于其轻易的电子激发，碱金属在火焰测试中表现出独特的火焰颜色，这也是识别它们的常用方法。
碱金属的化学行为由失去其唯一的价电子所主导，形成+1氧化态。研究显示，这一群体的元素之间相似性极高，甚至使得钾、铷和铯之间的分辨变得异常困难。只有锂和钠在特性上变化更加显着。
随着周期表的移动，所有已知的碱金属表现出原子半径增大、反应性增强以及熔点和沸点降低的趋势。尽管钾的密度低于钠，这点例外说明了它们之间复杂的物理特性。
碱金属的化学反应性使其在现代化学中备受关注。它们的强还原能力使其在提取其他金属过程中扮演关键角色。考虑到这些特性，这一元素家族仍然在科学与技术的进步中展现出巨大的潜力，而未来的新发现又将如何影响我们的理解呢？
