Les éléments du tableau périodique appartiennent à des groupes et à des périodes. Les groupes du tableau périodique sont les colonnes. Les périodes du tableau périodique sont les lignes.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les éléments de la même période partagent le même nombre quantique principal, qui décrit à la fois la taille et l'énergie de la couche électronique la plus externe d'un atome.
Coquilles d'électrons
Les électrons d'un atome orbitent autour du noyau dans un nuage flou régi par la probabilité. Il peut être utile, cependant, de considérer les orbites électroniques comme des coquilles rigides contenant un certain nombre d'orbitales électroniques différentes possibles. Au fur et à mesure que le numéro atomique d'un atome augmente, ses enveloppes doivent accueillir un nombre croissant d'électrons. La coque la plus externe est appelée coque de valence; le numéro de période fait référence à cette coquille.
Nombres quantiques
La disposition de la position possible d'un électron dans un atome est régie par les nombres quantiques. Le nombre quantique principal, n, correspond à la taille et à l'énergie des couches électroniques. Il peut avoir des valeurs entières non nulles: 1, 2, 3 et ainsi de suite. Au fur et à mesure que le nombre augmente, la taille et l'énergie de la couche électronique augmentent. Le deuxième nombre quantique, l, correspond à la forme des orbitales à l'intérieur d'une coquille. Ces nombres sont généralement désignés par leurs lettres correspondantes: 0=s, 1=p, 2=d et 3=f. La valeur de l peut être comprise entre zéro et n-1. Par exemple, si un électron a un nombre quantique principal de 2, il pourrait exister sous l'une des deux formes orbitales différentes, s ou p. Le troisième nombre quantique, m, correspond à l'orientation des orbitales. Le troisième nombre quantique doit toujours être compris entre -l et +l. Par conséquent, il y a une orbitale s, trois orbitales p, cinq orbitales d et sept orbitales f.
Ajout d'électrons et déplacement dans le tableau périodique
Une seule paire d'électrons remplit une orbitale. L'hydrogène a un électron, de sorte qu'il occupe la première orbitale: 1s. L'hélium a deux électrons, qui tiennent tous les deux dans l'orbitale 1s. L'élément suivant, le lithium, a trois électrons. Les deux premiers correspondent à l'orbitale 1s. Le troisième électron, cependant, doit être dans une nouvelle orbitale. Le nombre quantique principal 1 restreint le deuxième nombre quantique à zéro, ce qui signifie que le troisième doit également être égal à zéro. Par conséquent, tout l'espace associé à la première coque est occupé. Le prochain électron doit exister dans une nouvelle couche et orbitale: l'orbitale 2s. Cela signifie que le nombre quantique principal a augmenté; l'élément doit être dans une période différente. Comme prévu, le lithium commence le groupe 2 du tableau périodique, car sa couche de valence a un nombre quantique principal de 2.
Tendances du rayon atomique
Les atomes ne changent pas les nombres quantiques principaux lorsque vous vous déplacez de gauche à droite dans le tableau périodique. Par conséquent, les électrons existent tous à peu près à la même distance du noyau. Plus de protons, cependant, sont ajoutés. Cela crée une plus grande charge positive au niveau du noyau, ce qui entraîne une plus grande attraction vers l'intérieur des électrons. Par conséquent, le rayon atomique, ou la distance entre le noyau et le bord le plus externe de l'atome, diminue en fait à mesure que vous vous déplacez sur une période. D'autre part, au fur et à mesure que vous descendez dans le tableau périodique, le nombre de périodes augmente. Le nombre quantique principal augmente et donc le nuage d'électrons augmente en taille. À son tour, le rayon atomique augmente à mesure que vous descendez dans le tableau périodique.