Alkalimetaller er hvide, meget reaktive stoffer, der let skæres af en kniv. Alle seks findes i gruppe I i det periodiske system, der viser elementer i rækkefølge efter stigende atomnummer. Atomnummer er antallet af protoner, der findes i kernen i et atom. Neutroner findes også i kernen, men har ringe effekt på kemisk reaktivitet. Alkalimetallerne i stigende atomnummer er lithium, natrium, kalium, rubidium, cæsium og francium.
Antallet af elektroner i et atom er lig med atomnummeret. Det er dette tal, der identificerer hvert element og giver det dets unikke kemiske egenskaber. På grund af kvantekemilovgivningen forekommer elektroner parvis, når det er muligt. Alkalimetaller har altid en ulige elektron længst væk fra kernen. Det er elektronen, der er involveret i kemisk reaktivitet.
Når atomnummeret stiger, øges et atoms radius. Den yderste elektron holdes mindre tæt og slipper lettere ud. Derfor er alkalimetallet med det højere antal mere kemisk reaktivt. Dette gør francium til det mest reaktive af alkalimetalerne.