Het periodiek systeem is georganiseerd in kolommen en rijen. Het aantal protonen in de kern neemt toe bij het van rechts naar links lezen van het periodiek systeem. Elke rij vertegenwoordigt een energieniveau. De elementen in elke kolom hebben vergelijkbare eigenschappen en hetzelfde aantal valentie-elektronen. Valentie-elektronen zijn het aantal elektronen in het buitenste energieniveau.
Aantal elektronen
•••Tomasz Wyszoamirski/iStock/Getty Images
Het aantal elektronen in elk energieniveau wordt weergegeven in het periodiek systeem. Het aantal elementen in elke rij geeft aan hoeveel elektronen er nodig zijn om elk niveau te vullen. Waterstof en helium staan in de eerste rij, of periode, op het periodiek systeem. Daarom kan het eerste energieniveau in totaal twee elektronen hebben. Het tweede energieniveau kan acht elektronen hebben. Het derde energieniveau kan in totaal 18 elektronen bevatten. Het vierde energieniveau kan 32 elektronen bevatten. Volgens het Aufbau-principe zullen elektronen eerst de laagste energieniveaus vullen en alleen in de hogere niveaus bouwen als het energieniveau voordat het vol is.
orbitalen
•••Roman Sigaev/iStock/Getty Images
Elk energieniveau bestaat uit gebieden die bekend staan als een orbitaal. Een orbitaal is een gebied van waarschijnlijkheid waarin elektronen kunnen worden gevonden. Elk energieniveau, behalve het eerste, heeft meer dan één orbitaal. Elke orbitaal heeft een specifieke vorm. Deze vorm wordt bepaald door de energie die de elektronen in de orbitaal hebben. Elektronen kunnen willekeurig overal binnen de vorm van de orbitaal bewegen. De kenmerken van elk element worden bepaald door de elektronen in de orbitaal.
De S Orbital
•••Archeophoto/iStock/Getty Images
De s-orbitaal heeft de vorm van een bol. De s-orbitaal is altijd de eerste die wordt ingevuld in elk energieniveau. De eerste twee kolommen van het periodiek systeem staan bekend als het s-blok. Dit betekent dat de valentie-elektronen voor deze twee kolommen in een s-orbitaal bestaan. Het eerste energieniveau bevat alleen een s-orbitaal. Waterstof heeft bijvoorbeeld één elektron in de s-orbitaal. Helium heeft twee elektronen in de s-orbitaal, die het energieniveau vullen. Omdat het energieniveau van helium gevuld is met twee elektronen, is het atoom stabiel en reageert het niet.
De P-orbitaal
•••carloscastilla/iStock/Getty Images
De p-orbitaal begint te vullen zodra de s-orbitaal is gevuld in elk energieniveau. Er zijn drie p-orbitalen per energieniveau, elk in de vorm van een propellerblad. Elk van de p-orbitalen bevat twee elektronen, in totaal dus zes elektronen in de p-orbitalen. Volgens de regel van Hund moet elke p-orbitaal per energieniveau één elektron ontvangen voordat hij een tweede elektron verdient. Het p-blok begint met de kolom met boor en eindigt met de kolom met edelgassen.
De D- en F-orbitalen
•••agsandrew/iStock/Getty Images
De d- en f-orbitalen zijn erg complex. Er zijn vijf d-orbitalen per energieniveau, te beginnen met het derde energieniveau. De overgangsmetalen vormen de d-orbitalen. Er zijn zeven f-orbitalen per energieniveau beginnend met het vijfde energieniveau. De lanthanide en actinide vormen de f-orbitalen.