Alkalimetaller är vita, mycket reaktiva ämnen som enkelt skärs av en kniv. Alla sex finns i grupp I i det periodiska systemet, som listar element i ordning efter ökande atomnummer. Atomnummer är antalet protoner som finns i kärnan i en atom. Neutroner finns också i kärnan, men har liten effekt på kemisk reaktivitet. Alkalimetallerna i ökande atomantal är litium, natrium, kalium, rubidium, cesium och francium.
Antalet elektroner i en atom är också lika med atomnumret. Det är detta nummer som identifierar varje element och ger det dess unika kemiska egenskaper. På grund av kvantkemilagstiftningen förekommer elektroner i par när det är möjligt. Alkalimetaller har alltid en udda elektron längst bort från kärnan. Det är elektronen som är involverad i kemisk reaktivitet.
När atomantalet ökar ökar en atoms radie. Den yttersta elektronen hålls mindre tätt och flyr lättare. Därför är alkalimetallen med det högre antalet mer kemiskt reaktivt. Detta gör francium till det mest reaktiva av alkalimetallerna.