Elementin atomisäde on etäisyys atomin ytimen keskuksen ja sen uloimimpien eli valenssielektronien välillä. Atomisäteen arvo muuttuu ennustettavissa olevilla tavoilla, kun siirryt jaksollisen taulukon yli. Nämä muutokset johtuvat ytimen protonien positiivisen varauksen ja kaikkien atomien elektronien negatiivisen varauksen välisestä vuorovaikutuksesta.
Energiatasot
Elektronit kiertävät atomin ydintä eri energiatasoilla. Näillä energiatasoilla niiden kiertoradat voivat muodostaa useita eri muotoja, joita kutsutaan alikuoriksi. Seuraavaksi jokaiseen alakuoreen mahtuu tietty määrä orbitaaleja. Kun lisäät elektroneja olemassa olevalle energiatasolle, alikuoren orbitaalit täyttyvät, kunnes alikuoressa on suurin mahdollinen elektroni. Kun kaikki tietyllä energiatasolla olevat alikuoret ovat täyttyneet, ylimääräisiä elektroneja on lisättävä korkeammalla energiatasolla olevaan alikuoreen. Kun energiatasojen arvo nousee, myös niiden etäisyys atomin ytimestä kasvaa.
Suuntaukset ajanjaksolla
Elementtien atomisäteet muuttuvat ennustettavalla, jaksottaisella tavalla. Kun siirryt vasemmalta oikealle jaksollisen järjestelmän pääryhmäjakson yli, atomisäteet vähenevät. Samalla valenssielektronien määrä kasvaa. Syy vasemmalta oikealle-atomisäteen pienenemiseen on, että ydinvoiman nettovaraus kasvaa, mutta mahdollisten elektronien kiertoradojen energiataso ei. Toisin sanoen, kun uusi elektroni lisätään jo varatulla energiatasolla, säde ei laajene merkittävästi. Sen sijaan, kun ytimestä tulee vahvempi positiivinen varaus, elektronipilvi vedetään sisäänpäin, mikä johtaa pienempään atomisäteeseen. Siirtymämetallit poikkeavat hieman tästä suuntauksesta.
Suojaus
Atomisäteiden jaksollinen kehitys johtuu ilmiöstä, joka tunnetaan nimellä suojaus. Suojauksella tarkoitetaan tapaa, jolla atomin sisäelektronit suojaavat osan ytimen positiivisesta varauksesta. Siksi valenssielektronit tuntevat vain positiivisen nettovarauksen. Tätä kutsutaan tehokkaaksi ydinpanokseksi. Kun siirryt jakson yli, valenssielektronien määrä muuttuu, mutta sisäelektronien lukumäärä ei. Siksi tehokas ydinvaraus kasvaa, mikä saa valenssielektronit vetäytymään sisäänpäin.
Suuntaukset alas ryhmään
Kun siirryt alas jaksollisen järjestelmän ryhmään, valenssielektronien energiataso nousee. Tässä tapauksessa valenssielektronien kokonaismäärä ei muutu. Esimerkiksi sekä natriumilla että litiumilla on yksi valenssielektroni, mutta natriumia on olemassa korkeammalla energiatasolla. Tällöin ytimen keskipisteen ja valenssielektronien välinen kokonaisetäisyys on suurempi. Vaikka myös protonien määrä on kasvanut tässä vaiheessa, näiden protonien lisääntynyt positiivinen varaus on kompensoidaan toisen energiatason verran sisäisiä suojaavia elektroneja ytimen ja valenssin välillä elektronit. Siksi atomisäde kasvaa ryhmää alaspäin.