Елементи періодичної системи належать до груп і періодів. Групи періодичної системи - це стовпці. Періоди періодичної системи - це рядки.
TL; DR (занадто довгий; Не читав)
Елементи того ж періоду мають однакове головне квантове число, яке описує як розмір, так і енергію найвіддаленішої електронної оболонки атома.
Електронні оболонки
Електрони атома обертаються навколо ядра в нечіткій хмарі, що регулюється ймовірністю. Однак може бути корисно думати про електронні орбіти як про жорсткі оболонки, що містять ряд різних можливих електронних орбіталей. Зі збільшенням атомного числа атома його оболонки повинні вміщувати все більшу кількість електронів. Найбільш зовнішня оболонка називається валентною оболонкою; номер періоду відноситься до цієї оболонки.
Квантові числа
Схема можливого положення електрона в атомі регулюється квантовими числами. Основне квантове число n відповідає розміру та енергії електронних оболонок. Він може мати ненульові цілі значення: 1, 2, 3 тощо. Зі збільшенням чисел збільшуються як розмір, так і енергія електронної оболонки. Друге квантове число, l, відповідає формі орбіталей всередині оболонки. Ці цифри зазвичай позначаються відповідними літерами: 0 = s, 1 = p, 2 = d і 3 = f. Значення l може коливатися від нуля до n-1. Наприклад, якщо електрон має головне квантове число 2, він може існувати в одній з двох різних орбітальних форм, s або p. Третє квантове число, m, відповідає орієнтації орбіталей. Третє квантове число завжди має бути між -l та + l. Отже, існує одна s-орбіталя, три р-орбіталі, п’ять d-орбіталей і сім f-орбіталей.
Додавання електронів і переміщення по періодичній системі
Одна пара електронів заповнює орбіталь. У водню є один електрон, так що він займає першу орбіталу: 1с. Гелій має два електрони, обидва з яких все ще вміщуються в 1s-орбіталі. Наступний елемент, літій, має три електрони. Перші два вміщуються в орбіталі 1s. Третій електрон, однак, повинен знаходитися на новій орбіталі. Основне квантове число 1 обмежує друге квантове число нулем, що, в свою чергу, означає, що і третє має бути нулем. Отже, весь простір, пов'язаний з першою оболонкою, зайнятий. Наступний електрон повинен існувати в новій оболонці та орбіталі: 2s орбіталі. Це означає, що основне квантове число збільшилось; елемент повинен знаходитися в іншому періоді. Як і слід було очікувати, літій починає групу 2 періодичної системи, оскільки його валентна оболонка має головне квантове число 2.
Тенденції атомного радіусу
Атоми не змінюють головних квантових чисел під час переміщення зліва направо по періодичній системі. Отже, всі електрони існують приблизно на однаковій відстані від ядра. Однак додається більше протонів. Це створює більший позитивний заряд в ядрі, що призводить до більшого тяжіння всередину електронів. Отже, атомний радіус, або відстань від ядра до самого зовнішнього краю атома, насправді зменшується, коли ви рухаєтесь по певному періоду. З іншого боку, коли ви рухаєтесь вниз по періодичній системі, номер періоду збільшується. Основне квантове число збільшується, а отже, електронна хмара збільшується в розмірах. У свою чергу, атомний радіус збільшується в міру переміщення вниз по періодичній системі.