Los elementos que pertenecen a la familia de metales alcalinos son aquellos que pertenecen a la columna 1 o IA. Respectivamente, en orden de la tabla periódica, son: litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Ce) y francio (Fr).
Estos elementos se les dio el nombre de alcalinos (en árabe, la palabra alkali significa cenizas de plantas), pues los primeros de ellos en ser descubiertos (el sodio y el potasio) fueron encontrados en cenizas vegetales quemadas. Inclusive esos dos elementos son los más utilizados por el hombre y están presentes en mayor cantidad en la naturaleza.
Los metales alcalinos tienen propiedades similares entre sí, por eso pertenecen a la misma familia o grupo en la tabla periódica. Sin embargo, las características de los metales alcalinos son diferentes de las características de los metales con los cuales estamos acostumbrados. Por ejemplo, a pesar de ser sólidos a temperatura ambiente (el cesio y el rubidio pueden ser encontrados en días muy calientes en estado líquido en razón de su bajo punto de fusión, inferior a 40 °C); son suaves y pueden cortarse con un cuchillo.
El sodio, por ejemplo, es un sólido blanco, ligero y suave como la cera y, como se muestra a continuación, se puede cortar fácilmente. Sin embargo, el científico está usando guantes porque el elemento quema la piel si lo sujetamos con la mano. Además, él es muy reactivo, se oxida rápidamente (la superficie brillante expuesta por el corte oscurece hasta prenderse fuego espontáneamente con el aire) y reacciona violentamente con el agua. Por eso, normalmente, el sodio y los otros miembros de la familia de los alcalinos, que también son muy reactivos, son guardados en queroseno, aceite o benceno, para no entrar en contacto con la humedad del aire y con su oxígeno.
El metal de sodio es tan suave que puede ser cortado con un cuchillo
El metal de sodio reacciona violentamente con el agua
Todos los alcalinos poseen apenas 1 electrón en su capa de valencia (genéricamente, ns1), teniendo, por tanto, la tendencia de perder ese electrón y formar cationes monovalentes, esto es, con la carga +1. Visto que ellos poseen apenas un electrón en la capa de valencia, su energía*1 de ionización es baja, y es fácil que haya la pérdida de ese electrón. Ese hecho explica su alta reactividad, principalmente con los halógenos (elementos de la familia 17 o VII A), que reciben 1 electrón para quedar estables.
Pero al perder ese único electrón, las características de los metales alcalinos cambian de forma extraordinaria. En el caso del sodio, por ejemplo, cuando él realiza un enlace iónico con el cloro (Cl), donando un electrón para él, él se vuelve el catión sodio (Na+) y forma el cloruro de sodio (NaCl) que es la sal de cocina. Ahora éste no es más violentamente reactivo como vimos, pero pasa a tener una gran importancia biológica, pues tiene que estar presente en los fluidos extracelulares, controlando los intercambios de varias sustancias entre las células del organismo y la sangre.
El catión potasio (K+) es también un importante ion y está presente en alimentos como los plátanos y agua de coco y fluidos intracelulares. Éste y el Na+ ayudan mucho en la transmisión de impulsos nerviosos y en el control del ritmo cardíaco.
Una dieta rica en potasio es esencial para el buen funcionamiento del organismo
Ya el catión litio (Li+) se utiliza para tratar la depresión, principalmente de la depresión maníaca.
El metal alcalino rubidio se utiliza en la producción de cristales especiales para sistemas de telecomunicación de fibra óptica, de semiconductores y células fotoeléctricas.
El isótopo radiactivo de cesio más popular es el cesio 137, que llegó a ser muy conocido debido al accidente radioactivo ocurrido en Brasil en 1987. Otro isótopo importante es el Cs-133, que utiliza en la construcción de relojes atómicos. Los isótopos radiactivos del cesio se utilizan en el campo de la medicina para tratar ciertos tipos de cáncer.
El francio es un elemento radioactivo muy raro, que no presenta ninguna aplicación práctica. Su período de vida media es de 22 minutos, así que es muy difícil de lograr, especialmente en cantidades apreciables.
*1 Energía de ionización es la energía mínima necesaria para quitar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental.
