Elementi na periodnom sustavu pripadaju skupinama i razdobljima. Grupe periodnog sustava su stupci. Razdoblja periodnog sustava su redovi.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Elementi istog razdoblja dijele isti glavni kvantni broj, koji opisuje i veličinu i energiju najudaljenije elektronske ljuske atoma.
Elektronske ljuske
Elektroni atoma kruže oko jezgre u nejasnom oblaku kojim upravlja vjerojatnost. Međutim, korisno je zamisliti elektronske orbite kao krute ljuske koje sadrže niz različitih mogućih elektronskih orbitala. Kako se atomski broj atoma povećava, njegove ljuske moraju primiti sve veći broj elektrona. Najudaljenija ljuska naziva se valentna ljuska; broj razdoblja odnosi se na ovu ljusku.
Kvantni brojevi
Rasporedom mogućeg položaja elektrona u atomu upravljaju kvantni brojevi. Glavni kvantni broj, n, odgovara veličini i energiji elektronskih ljuski. Može imati nula cjelovite vrijednosti: 1, 2, 3 i tako dalje. Kako se brojevi povećavaju, povećavaju se i veličina i energija elektronske ljuske. Drugi kvantni broj, l, odgovara obliku orbitala unutar ljuske. Ti se brojevi obično nazivaju odgovarajućim slovima: 0 = s, 1 = p, 2 = d i 3 = f. Vrijednost l može se kretati između nule i n-1. Na primjer, ako elektron ima glavni kvantni broj 2, mogao bi postojati u jednom od dva različita orbitalna oblika, s ili p. Treći kvantni broj, m, odgovara orijentaciji orbitala. Treći kvantni broj mora uvijek biti između -l i + l. Stoga postoji jedna s-orbitala, tri p-orbitale, pet d-orbitala i sedam f-orbitala.
Zbrajanje elektrona i pomicanje po periodnom sustavu
Jedan par elektrona ispunjava orbitalu. Vodik ima jedan elektron, pa on zauzima prvu orbitalu: 1s. Helij ima dva elektrona, a oba se još uvijek uklapaju u 1s orbitalu. Sljedeći element, litij, ima tri elektrona. Prva dva se uklapaju u 1s orbitalu. Treći elektron, međutim, mora biti u novoj orbitali. Glavni kvantni broj 1 ograničava drugi kvantni broj na nulu, što zauzvrat znači da i treći mora biti nula. Stoga se zauzima sav prostor povezan s prvom ljuskom. Sljedeći elektron mora postojati u novoj ljusci i orbitali: 2s orbitali. To znači da se glavni kvantni broj povećao; element mora biti u drugom razdoblju. Kao što se očekivalo, litij započinje skupinu 2 periodnog sustava, budući da njegova valentna ljuska ima glavni kvantni broj 2.
Trendovi atomskog radijusa
Atomi ne mijenjaju glavne kvantne brojeve dok se krećete slijeva udesno po periodnom sustavu. Stoga svi elektroni postoje na približno istoj udaljenosti od jezgre. Dodano je, međutim, više protona. To stvara veći pozitivni naboj u jezgri, što rezultira većim privlačenjem elektrona prema unutra. Stoga se atomski radijus ili udaljenost od jezgre do krajnjeg ruba atoma zapravo smanjuje kako se krećete kroz neko razdoblje. S druge strane, kako se pomičete prema periodnom sustavu, period se povećava. Glavni kvantni broj se povećava i stoga elektronski oblak raste u veličini. Zauzvrat, atomski radijus raste dok se pomičete prema periodnom sustavu.