Relação entre o número atômico e a reatividade química de metais alcalinos

Os metais alcalinos são metais macios e extremamente reativos, cada um dos quais possui apenas um elétron em sua camada mais externa. Listado na tabela periódica dos elementos como Grupo 1. Em ordem crescente de número atômico, eles são lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio. Todas as camadas de elétrons mais baixas estão completamente preenchidas. A reatividade química desses metais torna-se cada vez maior com o aumento do número atômico.

Três fatores que contribuem para a reatividade dos metais alcalinos são a quantidade de carga positiva no núcleo, a distância para o elétron mais externo e a blindagem pelos outros elétrons entre o núcleo e o elétron. A carga positiva do núcleo é igual ao número atômico, portanto o lítio é 3, o sódio 11, o potássio 19, o rubídio 37, o césio 55 e o frâncio 87. Essa carga positiva crescente torna mais difícil a saída do elétron negativo mais externo. Se fosse o único fator, a reatividade do metal alcalino diminuiria com o aumento do número atômico.

Grande parte da carga positiva do núcleo é impedida de atingir o elétron mais externo pela característica de blindagem. Os elétrons negativos abaixo dele diminuem a carga positiva efetiva que o elétron mais externo "sente". A blindagem depende em parte da geometria dos orbitais nos quais os elétrons são mantidos. Isso ajuda a determinar a reatividade, mas para os metais alcalinos, o terceiro fator afeta mais a reatividade.

A distância do núcleo é o fator predominante na reatividade elementar porque a atração entre cargas positivas e negativas diminui conforme o quadrado da distância entre eles aumenta. Se um elétron tem sua distância dobrada do núcleo, a força eletrostática é dividida por quatro. Como resultado, a distância do núcleo geralmente determina a reatividade química. Quanto menor a distância, mais reativo é um elemento amante de elétrons. Quanto menor a distância, no entanto, menos reativo é um metal alcalino.

Com base nesses três fatores, o frâncio é o mais reativo, seguido pelo rubídio, césio, potássio e sódio, nessa ordem. Finalmente, o lítio é o menos reativo dos metais alcalinos. Uma vez que a distância entre o núcleo e o elétron mais externo é essencialmente o raio do átomo, esta reatividade crescente com o aumento da distância entre o núcleo e o elétron mais externo torna senso. Como os raios dos átomos são lítio 167 pm (picômetros), sódio 190 pm, potássio 243 pm, rubídio 265 pm, césio 298 pm e frâncio é maior ainda.