Щелочные металлы - это мягкие и чрезвычайно реактивные металлы, каждый из которых имеет только один электрон на внешней оболочке. Перечислен в периодической таблице элементов как Группа 1. В порядке возрастания атомного номера это литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Все их нижележащие электронные оболочки полностью заполнены. Химическая активность этих металлов постоянно увеличивается с увеличением атомного номера.
Способствующие факторы
Три фактора, влияющие на реакционную способность щелочных металлов, - это количество положительного заряда в ядре, расстояние до внешнего электрона и экранирование другими электронами между ядром и внешним электрон. Положительный заряд ядра равен атомному номеру, таким образом, литий - 3, натрий - 11, калий - 19, рубидий - 37, цезий - 55 и франций - 87. Этот увеличивающийся положительный заряд затрудняет уход крайнего отрицательного электрона. Если бы это был единственный фактор, реакционная способность щелочного металла уменьшалась бы с увеличением атомного номера.
Экранирование
Большая часть положительного заряда ядра удерживается от достижения крайнего электрона из-за характеристики экранирования. Отрицательные электроны под ним уменьшают эффективный положительный заряд, который «ощущает» внешний электрон. Экранирование частично зависит от геометрии орбиталей, на которых удерживаются электроны. Это помогает определить реакционную способность, но для щелочных металлов третий фактор больше всего влияет на реакционную способность.
Расстояние от ядра
Расстояние от ядра является решающим фактором в элементарной реактивности, потому что притяжение между положительными и отрицательными зарядами уменьшается пропорционально квадрату расстояния между ними увеличивается. Если расстояние от ядра до электрона увеличено вдвое, электростатическая сила делится на четыре. В результате расстояние от ядра часто определяет химическую реакционную способность. Чем меньше расстояние, тем более реактивным является электронолюбивый элемент. Однако чем меньше расстояние, тем менее реакционноспособен щелочной металл.
Порядок реактивности
Основываясь на этих трех факторах, франций является наиболее реактивным, за ним следуют рубидий, цезий, калий и натрий в таком порядке. Наконец, литий наименее реакционноспособен из щелочных металлов. Поскольку расстояние между ядром и самым удаленным электроном по существу является радиусом атома, эта возрастающая реакционная способность с увеличением расстояния между ядром и крайним электроном делает смысл. Поскольку радиусы атомов лития 167 пм (пикометров), натрия 190 пм, калия 243 пм, рубидия 265 пм, цезия 298 пм и франция еще больше.