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Los metales alcalinos (litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio) son metales blandos y muy reactivos, cada uno de los cuales posee un solo electrón en su orbital s más externo. Aunque pertenecen al Grupo 1 de la tabla periódica, su reactividad química aumenta constantemente a medida que aumenta su número atómico.
Tres factores interrelacionados gobiernan la facilidad con la que un metal alcalino dona su electrón de valencia:la carga positiva del núcleo, el efecto de protección de los electrones internos y la distancia del electrón externo al núcleo (es decir, el radio atómico). Comprender cada elemento ayuda a explicar la tendencia de reactividad observada del litio al francio.
La carga nuclear es igual al número atómico, por lo que la atracción positiva efectiva sobre el electrón de valencia aumenta desde el litio (Z=3) hasta el francio (Z=87). Si la carga nuclear fuera el único determinante, los metales con mayor Z serían menos reactivos porque la atracción más fuerte mantendría al electrón externo más estrechamente unido.
Los electrones internos protegen parcialmente al electrón de valencia de la carga positiva total del núcleo. Este blindaje depende de la geometría orbital y del número de electrones del núcleo. Si bien el blindaje reduce la carga nuclear efectiva que siente el electrón externo, tiene menos influencia para los metales alcalinos que el factor de distancia radial.
El factor dominante es la separación espacial entre el núcleo y el electrón externo. La atracción electrostática sigue la ley del cuadrado inverso; por lo tanto, cuando el radio se duplica, la atracción cae a un cuarto. Los metales alcalinos exhiben radios atómicos crecientes:litio =167 pm, sodio =190 pm, potasio =243 pm, rubidio =265 pm, cesio =298 pm y el francio es aún mayor. Cuanto mayor es el radio, menos fuerte se sujeta el electrón de valencia, lo que hace que el metal sea más reactivo.
La combinación de estos factores produce la secuencia de reactividad clara:francio> rubidio> cesio> potasio> sodio> litio. La tendencia se alinea con el aumento de los radios atómicos, lo que confirma que la distancia desde el núcleo gobierna la reactividad de los metales alcalinos más que la carga nuclear o el blindaje por sí solos.
