Elementi v periodnem sistemu pripadajo skupinam in obdobjem. Skupine periodnega sistema so stolpci. Obdobja periodnega sistema so vrstice.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Elementi istega obdobja imajo enako glavno kvantno število, ki opisuje tako velikost kot energijo najbolj oddaljene elektronske lupine atoma.
Elektronske lupine
Elektroni atoma krožijo okoli jedra v mehkem oblaku, ki ga ureja verjetnost. Koristno pa je, če o elektronskih orbitah razmišljamo kot o togih lupinah, ki vsebujejo številne različne možne elektronske orbitale. Ko se atomsko število atoma poveča, morajo njegove lupine sprejeti vedno večje število elektronov. Najbolj zunanja lupina se imenuje valentna lupina; številka obdobja se nanaša na to lupino.
Kvantne številke
Postavitev možnega položaja elektrona v atomu urejajo kvantna števila. Glavno kvantno število, n, ustreza velikosti in energiji elektronskih lupin. Lahko ima celo ničle vrednosti: 1, 2, 3 itd. Ko se številke povečujejo, se povečujeta tako velikost kot energija elektronske lupine. Drugo kvantno število, l, ustreza obliki orbital v lupini. Na te številke se običajno sklicujejo ustrezne črke: 0 = s, 1 = p, 2 = d in 3 = f. Vrednost l se lahko giblje med nič in n-1. Na primer, če ima elektron glavno kvantno število 2, bi lahko obstajal v eni od dveh različnih orbitalnih oblik, s ali p. Tretje kvantno število, m, ustreza usmerjenosti orbital. Tretje kvantno število mora biti vedno med -l in + l. Zato obstaja ena s-orbitala, tri p-orbitale, pet d-orbitalov in sedem f-orbital.
Dodajanje elektronov in premikanje po periodnem sistemu
En par elektronov zapolni orbitalo. Vodik ima en elektron, tako da zavzame prvo orbitalo: 1s. Helij ima dva elektrona, ki se še vedno prilegata 1s orbitali. Naslednji element, litij, ima tri elektrone. Prva dva se prilegata 1s orbitali. Tretji elektron pa mora biti v novi orbiti. Glavno kvantno število 1 omejuje drugo kvantno število na nič, kar pa pomeni, da mora biti tudi tretje nič. Zato je zavzet ves prostor, povezan s prvo lupino. Naslednji elektron mora obstajati v novi lupini in orbitali: 2s orbitali. To pomeni, da se je glavno kvantno število povečalo; element mora biti v drugem obdobju. Kot je bilo pričakovano, litij začne skupino 2 periodnega sistema, saj ima njegova valentna lupina glavno kvantno število 2.
Trendi atomskega polmera
Atomi ne spreminjajo glavnih kvantnih števil, ko se premikate od leve proti desni po periodni tabeli. Zato vsi elektroni obstajajo na približno enaki razdalji od jedra. Dodanih pa je več protonov. To ustvari večji pozitivni naboj v jedru, kar povzroči večji vlek elektronov navznoter. Zato se atomski polmer ali razdalja od jedra do najbolj zunanjega roba atoma dejansko zmanjša, ko se premikate skozi obdobje. Po drugi strani pa se, ko se pomikate po periodnem sistemu, število obdobij poveča. Glavno kvantno število se poveča, zato se elektronski oblak povečuje. Po drugi strani se atomski radij povečuje, ko se pomikate po periodnem sistemu.