Щелочные металлы представляют собой элементы первой группы периодической системы: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Они характеризуются высокой химической активностью, низкой плотностью и малой твердостью. Литий отличается относительно высокой твердостью и низкой реакционной способностью среди группы, в то время как франций является крайне радиоактивным и малоизученным элементом.
Температуры плавления и кипения этих металлов низки, и они уменьшаются по мере увеличения атомного номера. Электропроводность высокая, что связано с металлической кристаллической решёткой, где атомы образуют плотные слои с делокализованными электронами. Щелочные металлы имеют характерный металлический блеск, который быстро тускнеет при взаимодействии с воздухом из-за образования оксидной плёнки.
Щелочные металлы проявляют сильную восстановительную активность, легко отдавая один валентный электрон и образуя катионы M⁺.
Взаимодействие с водой протекает по общему уравнению:
[ 2M + 2H_2O 2MOH + H_2 ]
Гидроксиды щелочных металлов — сильные основания, хорошо растворимые в воде, полностью диссоциируют на ионы, что делает их важными реагентами в синтезе фармацевтических соединений и регуляции pH.
Галогениды щелочных металлов (MX, где X = F, Cl, Br, I) характеризуются ионной кристаллической решёткой. Они растворимы в воде, образуют электролитические растворы. Используются как соли для инъекций (NaCl), компоненты буферов и как исходные вещества в органическом синтезе.
Карбонаты щелочных металлов (M₂CO₃) растворимы в воде, повышают щелочность среды. Гидрокарбонаты (MHCO₃) применяются в фармацевтике как антацидные средства, регулирующие кислотность желудочного сока. Литийкарбонат (Li₂CO₃) используется как психотропное средство при лечении биполярных расстройств.
Щелочные металлы образуют органические соединения, главным образом металлорганические: R-M (где R — органический радикал). Литийорганические соединения (например, бутиллитий, C₄H₉Li) — мощные основания и нуклеофилы, широко используемые в синтезе активных фармацевтических веществ. Натрий и калий органические соли применяются для стабилизации карбоновых кислот, аминов и фенолов в реакциях этерификации и ацилирования.
Щелочные металлы добываются электролизом расплавов соответствующих солей (например, NaCl для натрия). Хранятся под минеральным маслом или инертными газами (аргон) для предотвращения реакции с воздухом и влагой. Особое внимание уделяется безопасному обращению с калием, рубидием и цезием, которые способны самовоспламеняться при контакте с воздухом или водой.
Фармацевтическая химия щелочных металлов основывается на их высокой реакционной способности, растворимости соединений и способности образовывать стабильные ионные структуры, что делает их незаменимыми как в производстве лекарственных препаратов, так и в лабораторном синтезе активных фармацевтических веществ.