Alkalimetalen zijn witte, zeer reactieve stoffen die gemakkelijk met een mes kunnen worden gesneden. Alle zes zijn te vinden in Groep I van het periodiek systeem, waarin elementen worden weergegeven in volgorde van toenemend atoomnummer. Atoomgetal is het aantal protonen dat in de kern van een atoom wordt aangetroffen. Neutronen bevinden zich ook in de kern, maar hebben weinig effect op de chemische reactiviteit. De alkalimetalen in toenemend atoomnummer zijn lithium, natrium, kalium, rubidium, cesium en francium.
Het aantal elektronen in een atoom is ook gelijk aan het atoomnummer. Het is dit nummer dat elk element identificeert en het zijn unieke chemische eigenschappen verleent. Vanwege de wetten van de kwantumchemie komen elektronen zoveel mogelijk in paren voor. Alkalimetalen hebben altijd een oneven elektron dat het verst van de kern verwijderd is. Het is het elektron dat betrokken is bij chemische reactiviteit.
Naarmate het atoomnummer toeneemt, neemt ook de straal van een atoom toe. Het buitenste elektron wordt minder stevig vastgehouden en ontsnapt gemakkelijker. Daarom is het alkalimetaal met het hogere aantal chemisch reactiever. Dit maakt francium de meest reactieve van de alkalimetalen.