Atomski radijus elementa je udaljenost između središta jezgre atoma i njegovih najudaljenijih, odnosno valentnih elektrona. Vrijednost atomskog radijusa mijenja se na predvidljivi način dok se krećete kroz periodni sustav. Te su promjene uzrokovane interakcijom između pozitivnog naboja protona u jezgri i negativnog naboja svih elektrona atoma.
Razine energije
Elektroni kruže oko jezgre atoma na različitim energetskim razinama. Unutar tih energetskih razina njihove orbitale mogu poprimiti niz različitih oblika, nazvanih podljuskama. Nakon toga svaka podljuska može primiti određeni broj orbitala. Dok dodajete elektrone na postojeću razinu energije, orbitale u potkoljci napunit će se sve dok podljuska ne zadrži maksimalno moguće elektrone. Jednom kada se sve podljuske na određenoj energetskoj razini napune, daljnji se elektroni moraju dodati u podljusku na višoj razini energije. Kako se razina energije povećava, tako se povećava i njihova udaljenost od atomske jezgre.
Trendovi kroz razdoblje
Atomski polumjeri elemenata mijenjaju se na predvidljiv, periodičan način. Kako se krećete slijeva udesno kroz razdoblje glavne skupine periodnog sustava, atomski radijusi se smanjuju. Istodobno se povećava broj valentnih elektrona. Razlog smanjenja atomskog radijusa slijeva udesno je taj što se neto nuklearni naboj povećava, ali nivo energije mogućih elektronskih orbitala ne. Drugim riječima, kada se doda novi elektron u već zauzetoj razini energije, radijus se ne širi znatno. Umjesto toga, s jačim pozitivnim nabojem koji dolazi iz jezgre, elektronski oblak se povlači prema unutra, što rezultira manjim atomskim radijusom. Prijelazni metali malo odstupaju od ovog trenda.
Zaštita
Periodični trend u atomskim radijusima može se pripisati pojavi koja je poznata kao zaštita. Zaštita se odnosi na način na koji unutarnji elektroni atoma štite dio pozitivnog naboja jezgre. Stoga valentni elektroni osjećaju samo neto pozitivni naboj. To se naziva efektivni nuklearni naboj. Kako se krećete kroz neko razdoblje, broj valentnih elektrona se mijenja, ali broj unutarnjih elektrona ne. Stoga se efektivni nuklearni naboj povećava, uzrokujući povlačenje valentnih elektrona prema unutra.
Trendovi prema skupini
Kako se krećete niz skupinu periodnog sustava, razina energije valentnih elektrona raste. U ovom se slučaju ukupni broj valentnih elektrona ne mijenja. Na primjer, i natrij i litij imaju jedan valentni elektron, ali natrij postoji na višoj energetskoj razini. U takvom je slučaju ukupna udaljenost između središta jezgre i valentnih elektrona veća. Iako se u ovom trenutku broj protona također povećao, povećani pozitivni naboj tih protona je nadoknađen vrijednošću unutarnje zaštitne elektrone druge razine energije između jezgre i valencije elektroni. Stoga se atomski radijus povećava prema dolje za skupinu.