Az alkálifémek atomszámának és kémiai reakcióképességének kapcsolata

Az alkálifémek lágy és rendkívül reaktív fémek, amelyek mindegyikének legkülső héjában csak egy elektron van. Az elemek periódusos rendszerében 1. csoportként szerepel. A növekvő atomszám szerint lítium, nátrium, kálium, rubídium, cézium és francium. Valamennyi alacsonyabban fekvő elektronhéjuk teljesen meg van töltve. Ezeknek a fémeknek a kémiai reaktivitása az atomszám növekedésével folyamatosan növekszik.

Az alkálifémek reaktivitásához három tényező járul hozzá: a pozitív töltés mennyisége a magban, a legkülső elektron távolsága és a többi elektron által a mag és a külső közötti árnyékolás elektron. A mag pozitív töltése megegyezik az atomszámmal, így a lítium 3, a nátrium 11, a kálium 19, a rubídium 37, a cézium 55 és a francium 87. Ez a növekvő pozitív töltés megnehezíti a legkülső negatív elektron távozását. Ha ez lenne az egyetlen tényező, az alkálifém reaktivitása az atomszám növekedésével csökken.

A mag pozitív töltésének nagy részét az árnyékolás jellemzői megakadályozzák, hogy elérjék a legkülső elektront. Az alatta lévő negatív elektronok csökkentik a tényleges pozitív töltést, amelyet a legkülső elektron "érez". Az árnyékolás részben annak a pályának a geometriájától függ, amelyben az elektronok vannak. Ez segít meghatározni a reaktivitást, de az alkálifémeknél a harmadik tényező befolyásolja leginkább a reaktivitást.

A magtól való távolság az elsőrendű tényező az elemi reaktivitásban, mert a vonzerő a pozitív és negatív töltések között csökken a köztük lévő távolság négyzete növekszik. Ha egy elektron távolsága megkétszereződik a magtól, az elektrosztatikus erőt elosztjuk néggyel. Ennek eredményeként a magtól való távolság gyakran meghatározza a kémiai reaktivitást. Minél kisebb a távolság, annál reaktívabb egy elektronszerető elem. Minél kisebb a távolság, annál kevésbé reagál egy alkálifém.

E három tényező alapján a francium reagál a legjobban, ezt követi a rubídium, a cézium, a kálium és a nátrium ebben a sorrendben. Végül a lítium az alkálifémek közül a legkevésbé reaktív. Mivel a mag és a legkülső elektron közötti távolság lényegében a sugara atom, ez a növekvő reaktivitás növekszik a mag és a legkülső elektron közötti távolsággal érzék. Mivel az atomok sugara lítium 167 pm (pikométer), nátrium 190 pm, kálium 243 pm, rubídium 265 pm, cézium 298 pm és a francium még mindig nagyobb.