O metal de lítio não revestido reage com a água para formar uma solução incolor de hidróxido de lítio e gás hidrogênio. A solução resultante é básica por causa dos íons hidróxido resultantes. A reação é espontânea e exotérmica, mas a quantidade de calor produzida é menor do que outros metais no grupo 1A.
A reação do lítio com a água para produzir um hidróxido de metal e hidrogênio é chamada de hidrólise. Todos os elementos do grupo 1A sofrem hidrólise quando colocados na água devido à sua alta eletropositividade. Os elétrons das camadas externas desse grupo são fracamente atraídos para o núcleo, sendo protegidos da carga nuclear pelas camadas internas dos elétrons. Esses elétrons externos são prontamente ejetados do átomo em reações químicas, produzindo um íon positivo com a mesma configuração eletrônica do gás nobre mais próximo.
Quando expostos à água, os átomos de lítio da superfície liberam seus elétrons externos. Moléculas de água próximas à superfície de lítio se dissociam em grupos H– e –OH. Os grupos -OH carregados negativamente se ligam ionicamente com íons de lítio carregados positivamente, produzindo hidróxido de lítio, que é solúvel em água e se dissocia de volta em sua forma iônica imediatamente após a formação. Enquanto isso, cada dois grupos H- positivos adquirem dois elétrons e se unem covalentemente para formar o hidrogênio molecular. Quando moléculas de gás hidrogênio suficientes se juntam, elas formam uma bolha que evolui a partir da solução.
