El metal litio sin recubrimiento reacciona con el agua para formar una solución de hidróxido de litio incoloro y gas hidrógeno. La solución resultante es básica debido a los iones hidróxido resultantes. La reacción es espontánea y exotérmica, pero la cantidad de calor producido es menor que la de otros metales en el grupo 1A.
La reacción del litio con agua para producir un hidróxido metálico e hidrógeno se llama hidrólisis. Todos los elementos del grupo 1A se hidrolizan cuando se colocan en agua debido a su alta electropositividad. Los electrones de las capas externas de este grupo se atraen débilmente hacia el núcleo, y están protegidos de la carga nuclear por las capas internas de los electrones. Estos electrones externos se expulsan fácilmente del átomo en reacciones químicas, produciendo un ion positivo que tiene la misma configuración electrónica que el gas noble más cercano.
Cuando se exponen al agua, los átomos de la superficie de litio desprenden sus electrones externos. Las moléculas de agua cerca de la superficie de litio se disocian en grupos H y -OH. Los grupos –OH cargados negativamente se unen iónicamente con iones de litio cargados positivamente, produciendo hidróxido de litio, que es soluble en agua y se disocia nuevamente en su forma iónica inmediatamente después de la formación. Mientras tanto, cada dos grupos H positivos adquieren dos electrones y se unen covalentemente para formar hidrógeno molecular. Cuando se juntan suficientes moléculas de hidrógeno, se forma una burbuja que evoluciona de la solución.
