金属元素的原子最外层电子数一般少于4个，易失去最外层电子，具有金属性；非金属元素的原子最外层电子数一般多于4个，易得到电子，具有非金属性；稀有气体元素的原子最外层电子为8个(氦为2个)，不易得失电子，性质稳定。
可知，原子结构特别是最外层电子决定了元素的性质。
1、碱金属元素的原子结构
元素名称 | 元素符号 | 核电荷数 | 最外层电子数 | 电子层数 | 原子半径nm |
锂 | Li | 3 | 1 | 2 | 0.152 |
钠 | Na | 11 | 1 | 3 | 0.186 |
钾 | K | 19 | 1 | 4 | 0.227 |
铷 | Rb | 37 | 1 | 5 | 0.248 |
铯 | Cs | 55 | 1 | 6 | 0.265 |
碱金属的原子结构示意图：
Li原子结构
Na原子结构
K原子结构
Rb原子结构
Cs原子结构
观察表中的内容，根据其原子结构特点，推测其性质。
原子结构有相似性：最外层均为1个电子，则其性质有相似性，均容易失去一个电子成为8个电子（或2个电子）的稳定结构，生成物中的化合价均为+1，表现出较强的金属性，其单质均有较强的还原性，均为强还原剂。
原子结构有递变性：在周期表中从上往下，随原子序数（核电荷数）的递增，电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引力减弱，其失电子能力增强，金属性增强，其单质的还原性增强。
碱金属化学性质的比较：
碱金属与氧气的反应。钠在常温下与氧气反应表面变暗生成Na2O，加热时能剧烈燃烧，有黄色火焰，生成淡黄色固体Na2O2。
2Na＋O2 =（加热）Na2O2
实验：将干燥的坩埚加热，用镊子夹取绿豆大一块钾放入坩埚，钾熔化后停止加热。
现象和结论：钾熔化后剧烈燃烧，产生紫色火焰并伴随轻微爆炸，生成复杂的氧化物。锂也可燃烧生成氧化物。
K＋O2 =（加热）KO2
4Li + O2 =（加热）2Li2O
回忆钠与水反应的现象，钠与水剧烈反应，熔化成小球，在水面上游动，酚酞变红色。
实验：在烧杯中加适量的水，滴入酚酞，切一块绿豆大的钾放入水中。
现象：钾浮在水面上；迅速熔成闪亮的小球四处游动；反应剧烈，有轻微爆炸声并着火燃烧；滴入酚酞，溶液变红。
小结：
碱金属单质都能与氧气反应，生成氧化物，从锂到铯，反应越来越剧烈，生成的氧化物越来越复杂。
碱金属单质都能与水反应，生成碱，置换出氢气，从锂到铯，反应越来越剧烈。
可见碱金属单质的化学性质表现出了相似性、递变性。
思考：碱金属的化合物性质是否也有相似性和递变性。
碱金属的最高价氧化物的水化物LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH均是较强的碱，有碱的通性，且碱性逐渐增强。
氧化物类似Na2O，均为碱性氧化物，与水、二氧化碳、酸能反应。
过氧化物类似Na2O2，与水和二氧化碳反应生成氧气。
还有其盐类似Na2CO3、NaHCO3，其反应的化学方程式均非常相似。但也要注意有些不一样，如KHCO3的溶解度较大，这与NaHCO3不同。
碱金属单质的物理性质也存在相似性和递变性：
除铯外，其余都呈银白色，它们都比较软，有延展性，密度较小，熔点较低，导电、导热性强。如Na、K合金在常温下是液体，可作原子反应堆的导热剂。
元素 | Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大) | |
递变性 | 密度 | 逐渐增大(钾比钠小) |
熔、沸点 | 逐渐升高 | |
特殊性 | ①铯略带金色光泽；②锂的密度比煤油的小，只能保存在石蜡油中；③钠的密度比钾大 | |
思考：金属性强弱常见的比较方法。
1、金属单质与水或酸反应越容易置换出氢气，元素的金属性越强。注意不是置换出的氢气的多少。
如钠比镁更容易从水中置换出氢气，钠的金属性比镁强。
2、对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强，元素的金属性越强。
如碱性强弱LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH，所以从Li到Cs碱性逐渐增强。
3、金属单质间的置换反应。金属强的可将金属弱的从其盐溶液中置换出来。如，
则金属性Zn>Cu。(但要注意活泼金属与水反应剧烈，在水溶液中不能置换出其他金属单质，如碱金属)。
4、根据离子的氧化性强弱判断。金属阳离子的氧化性越强，对应金属元素的金属性越弱。如氧化性：
则金属性：Cu<Fe。
注意：比较元素金属性强弱的关键是比较元素原子失电子的难易程度，而不是失电子的多少。如Na能失去一个电子，Al能失去3个电子，但钠失电子能力强，故元素的金属性Na比Al强。
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