Елементите в периодичната таблица принадлежат към групи и периоди. Групите на периодичната таблица са колоните. Периодите на периодичната таблица са редовете.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Елементите от същия период споделят едно и също главно квантово число, което описва както размера, така и енергията на най-външната електронна обвивка на атома.
Електронни черупки
Електроните на атома обикалят около ядрото в размит облак, управляван от вероятността. Полезно е обаче да се мисли за електронните орбити като за твърди обвивки, съдържащи редица различни възможни електронни орбитали. Тъй като атомното число на атома се увеличава, неговите черупки трябва да побират все по-голям брой електрони. Най-външната обвивка се нарича валентна обвивка; номерът на периода се отнася до тази черупка.
Квантови числа
Разположението на възможното положение на електрона в атома се управлява от квантовите числа. Основното квантово число, n, съответства на размера и енергията на електронните обвивки. Може да има ненулеви цели числа: 1, 2, 3 и т.н. С увеличаването на числата се увеличават както размерът, така и енергията на електронната обвивка. Второто квантово число, l, съответства на формата на орбиталите в черупката. Тези числа обикновено се обозначават със съответните им букви: 0 = s, 1 = p, 2 = d и 3 = f. Стойността на l може да варира между нула и n-1. Например, ако електрон има главно квантово число 2, той може да съществува в една от двете различни орбитални форми, s или p. Третото квантово число, m, съответства на ориентацията на орбиталите. Третото квантово число винаги трябва да бъде между -l и + l. Следователно има една s-орбитала, три p-орбитали, пет d-орбитали и седем f-орбитали.
Добавяне на електрони и придвижване през периодичната таблица
Една двойка електрони запълва орбитала. Водородът има един електрон, така че той заема първата орбитала: 1s. Хелийът има два електрона, и двата от които все още се вписват в 1s орбиталата. Следващият елемент, литий, има три електрона. Първите две се вписват в 1s орбитала. Третият електрон обаче трябва да е в нова орбитала. Главното квантово число 1 ограничава второто квантово число до нула, което от своя страна означава, че и третото трябва да е нула. Следователно, цялото пространство, свързано с първата черупка, е заето. Следващият електрон трябва да съществува в нова обвивка и орбитала: 2s орбиталата. Това означава, че основното квантово число се е увеличило; елементът трябва да е в различен период. Както се очаква, литийът започва група 2 от периодичната система, тъй като неговата валентна обвивка има основно квантово число 2.
Тенденции на атомния радиус
Атомите не променят основните квантови числа, докато се движите отляво надясно в периодичната таблица. Следователно всички електрони съществуват на приблизително еднакво разстояние от ядрото. Обаче се добавят още протони. Това създава по-голям положителен заряд в ядрото, което води до по-голямо навлизане на електрони навътре. Следователно атомният радиус или разстоянието от ядрото до най-външния ръб на атома всъщност намалява, докато се движите през период. От друга страна, докато се придвижвате надолу по периодичната таблица, номерът на периода се увеличава. Основното квантово число се увеличава и следователно електронният облак се увеличава по размер. На свой ред атомният радиус се увеличава, докато се движите надолу по периодичната таблица.