Periodiskās tabulas elementi pieder grupām un periodiem. Periodiskās tabulas grupas ir kolonnas. Periodiskās tabulas periodi ir rindas.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Tā paša perioda elementiem ir viens un tas pats kvantu skaitlis, kas raksturo gan atoma visattālākā elektronu apvalka lielumu, gan enerģiju.
Elektronu apvalki
Atoma elektroni riņķo ap kodolu izplūdušā mākonī, kuru regulē varbūtība. Tomēr var būt noderīgi domāt par elektronu orbītām kā par stingrām čaulām, kas satur virkni dažādu iespējamo elektronu orbītas. Palielinoties atoma atomu skaitam, tā čaumalās ir jāuzņem arvien lielāks skaits elektronu. Ārējo apvalku sauc par valences apvalku; perioda numurs attiecas uz šo apvalku.
Kvantu numuri
Elektrona iespējamās atoma atrašanās vietas izkārtojumu regulē kvantu skaitļi. Galvenais kvantu skaitlis n atbilst elektronu čaulu lielumam un enerģijai. Tam var būt nulles veselu skaitļu vērtības: 1, 2, 3 un tā tālāk. Palielinoties skaitļiem, palielinās gan elektronu apvalka lielums, gan enerģija. Otrais kvantu skaitlis l atbilst orbitāļu formai čaulā. Šos skaitļus parasti apzīmē ar atbilstošajiem burtiem: 0 = s, 1 = p, 2 = d un 3 = f. L vērtība var svārstīties no nulles līdz n-1. Piemēram, ja elektrona galvenais kvantu skaitlis ir 2, tas varētu pastāvēt vienā no divām dažādām orbītas formām, s vai p. Trešais kvantu skaitlis m atbilst orbitāļu orientācijai. Trešajam kvantu skaitam vienmēr jābūt starp -l un + l. Tāpēc ir viena s-orbitāle, trīs p-orbitāles, piecas d-orbitāles un septiņas f-orbitāles.
Elektronu pievienošana un pārvietošanās pa periodisko tabulu
Viens elektronu pāris aizpilda orbitālu. Ūdeņradim ir viens elektrons, kas aizņem pirmo orbītu: 1s. Hēlijam ir divi elektroni, kuri abi joprojām ietilpst 1s orbītā. Nākamajam elementam, litijam, ir trīs elektroni. Pirmie divi ietilpst 1s orbītā. Trešajam elektronam tomēr jābūt jaunā orbītā. Galvenais kvantu skaitlis 1 ierobežo otro kvantu skaitli līdz nullei, kas savukārt nozīmē, ka trešajam jābūt arī nullei. Tāpēc tiek aizņemta visa ar pirmo apvalku saistītā telpa. Nākamajam elektronam ir jāpastāv jaunā apvalkā un orbītā: 2s orbītā. Tas nozīmē, ka galvenais kvantu skaits ir palielinājies; elementam jābūt citā periodā. Kā paredzēts, litijs sāk periodiskās tabulas 2. grupu, jo tā valences apvalka galvenais kvantu skaitlis ir 2.
Atomu rādiusa tendences
Atomi nemaina galvenos kvantu skaitļus, pārejot no kreisās uz labo pa periodiskās tabulas daļu. Tāpēc visi elektroni pastāv aptuveni vienā attālumā no kodola. Tomēr tiek pievienoti vairāk protonu. Tas rada lielāku pozitīvu lādiņu kodolā, kā rezultātā elektronus velk uz iekšu. Tādējādi atoma rādiuss vai attālums no kodola līdz atoma attālākajai malai faktiski samazinās, pārvietojoties pa periodu. No otras puses, pārejot uz leju periodiskajā tabulā, perioda skaitlis palielinās. Galvenais kvantu skaitlis palielinās, un tāpēc elektronu mākonis palielinās. Savukārt atomu rādiuss palielinās, pārvietojoties lejup pa periodisko tabulu.