Le lithium métal non revêtu réagit avec l'eau pour former une solution d'hydroxyde de lithium incolore et de l'hydrogène gazeux. La solution résultante est basique en raison des ions hydroxyde résultants. La réaction est à la fois spontanée et exothermique, mais la quantité de chaleur produite est inférieure à celle des autres métaux du groupe 1A.
La réaction du lithium avec l'eau pour produire un hydroxyde métallique et de l'hydrogène est appelée hydrolyse. Tous les éléments du groupe 1A subissent une hydrolyse lorsqu'ils sont placés dans l'eau en raison de leur électropositivité élevée. Les électrons des couches externes de ce groupe sont faiblement attirés par le noyau, étant protégés de la charge nucléaire par les couches internes d'électrons. Ces électrons externes sont facilement éjectés de l'atome lors de réactions chimiques, produisant un ion positif ayant la même configuration électronique que le gaz noble le plus proche.
Lorsqu'ils sont exposés à l'eau, les atomes de surface du lithium perdent leurs électrons externes. Les molécules d'eau près de la surface du lithium se dissocient en groupes H– et –OH. Les groupes -OH chargés négativement se lient ioniquement aux ions lithium chargés positivement, produisant de l'hydroxyde de lithium, qui est soluble dans l'eau et se dissocie en sa forme ionique immédiatement après sa formation. Pendant ce temps, chacun des deux groupes H– positifs acquiert deux électrons et se lie de manière covalente pour former de l'hydrogène moléculaire. Lorsque suffisamment de molécules d'hydrogène gazeux se réunissent, elles forment une bulle qui évolue à partir de la solution.
