Forholdet mellem atomnummeret og den kemiske reaktivitet af alkaliske metaller

Alkalimetallerne er bløde og yderst reaktive metaller, som hver især kun har en elektron i sin yderste skal. Opført i den periodiske tabel af elementerne som gruppe 1. I rækkefølge af stigende atomnummer er de lithium, natrium, kalium, rubidium, cæsium og francium. Alle deres lavere liggende elektronskaller er helt fyldt. Den kemiske reaktivitet af disse metaller bliver støt større med stigende atomnummer.

Bidragende faktorer

Tre faktorer, der bidrager til reaktiviteten af ​​alkalimetallerne, er mængden af ​​positiv ladning i kernen, afstanden til den yderste elektron og afskærmningen af ​​de andre elektroner mellem kernen og den ydre elektron. Den positive ladning af kernen er lig med atomnummeret, således er lithium 3, natrium er 11, kalium er 19, rubidium er 37, cæsium er 55 og francium er 87. Denne stigende positive ladning gør det vanskeligere for den yderste negative elektron at forlade. Hvis det var den eneste faktor, ville alkalimetallreaktiviteten falde med stigende atomnummer.

Afskærmning

Meget af den positive ladning af kernen holdes fra at nå den yderste elektron ved den karakteristiske afskærmning . De negative elektroner under den reducerer den effektive positive ladning den yderste elektron "føles". Afskærmningen til dels afhænger af geometrien af ​​de orbitaler, hvori elektronerne holdes. Dette hjælper med at bestemme reaktiviteten, men for alkalimetallerne påvirker den tredje faktor reaktiviteten mest.

Afstand fra kernekilden

Afstanden fra kernen er den overvældende faktor i elementær reaktivitet, fordi tiltrækningen mellem Positive og negative ladninger falder, da kvadratet af afstanden mellem dem stiger. Hvis en elektron har sin afstand fordoblet fra kernen, divideres den elektrostatiske kraft med fire. Som et resultat bestemmes afstanden fra kernen ofte kemisk reaktivitet. Jo mindre afstanden er, desto mere reaktive er et elektron-elskende element. Jo mindre afstanden er, desto mindre er det reaktive alkalimetal.

Reaktivitetsordenen

Baseret på disse tre faktorer er francium mest reaktive efterfulgt af rubidium, cæsium, kalium og natrium, i den rækkefølge. Endelig er lithium den mindst reaktive af alkalimetallerne. Da afstanden mellem kernen og den yderste elektron er i det væsentlige atomets radius, giver denne stigende reaktivitet med øget afstand mellem kerne og yderste elektron mening. Da atomernes radius er lithium 167 pm (picometer), natrium 190 pm, kalium 243 pm, rubidium 265 pm, cæsium 298 pm og francium er større stadig.