I metalli alcalini sono metalli molli ed estremamente reattivi, ognuno dei quali ha un solo elettrone nel suo guscio più esterno. Elencati nella tavola periodica degli elementi come Gruppo 1. In ordine di numero atomico crescente, sono litio, sodio, potassio, rubidio, cesio e francio. Tutti i loro gusci elettronici inferiori sono completamente riempiti. La reattività chimica di questi metalli diventa costantemente maggiore con l'aumento del numero atomico.

Fattori contribuenti

Tre fattori che contribuiscono alla reattività dei metalli alcalini sono la quantità di carica positiva nel nucleo, la distanza all'elettrone più esterno e alla schermatura degli altri elettroni tra il nucleo e l'elettrone esterno. La carica positiva del nucleo è uguale al numero atomico, quindi il litio è 3, il sodio è 11, il potassio è 19, il rubidio è 37, il cesio è 55 e il francio 87. Questa crescente carica positiva rende più difficile per l'elettrone negativo più esterno partire. Se fosse l'unico fattore, la reattività del metallo alcalino diminuiva all'aumentare del numero atomico.

Schermatura

Gran parte della carica positiva del nucleo viene trattenuta dal raggiungere l'elettrone più esterno dalla caratteristica della schermatura . Gli elettroni negativi sotto di esso diminuiscono la carica positiva effettiva che l'elettrone più esterno "sente". La schermatura in parte dipende dalla geometria degli orbitali in cui sono tenuti gli elettroni. Questo aiuta a determinare la reattività, ma per i metalli alcalini, il terzo fattore influisce maggiormente sulla reattività.

Distanza dal nucleo

La distanza dal nucleo è il fattore schiacciante della reattività elementare perché l'attrazione tra le cariche positive e negative diminuiscono all'aumentare del quadrato della distanza tra di esse. Se un elettrone ha la sua distanza raddoppiata dal nucleo, la forza elettrostatica è divisa per quattro. Di conseguenza, la distanza dal nucleo spesso determina la reattività chimica. Più piccola è la distanza, più reattivo è un elemento che ama l'elettrone. Più piccola è la distanza, tuttavia, meno reattivo è un metallo alcalino.

L'ordine di reattività

Sulla base di questi tre fattori, il francio è il più reattivo, seguito da rubidio, cesio, potassio e sodio, in questo ordine. Infine, il litio è il meno reattivo dei metalli alcalini. Poiché la distanza tra il nucleo e l'elettrone più esterno è essenzialmente il raggio dell'atomo, questa crescente reattività con l'aumento della distanza tra il nucleo e l'elettrone più esterno ha senso. Poiché i raggi degli atomi sono litio 167 pm (picometri), sodio 190 pm, potassio 243 pm, rubidio 265 pm, cesio 298 pm e il francio è ancora più grande.