мини|десно|upright=1.7|Периодни систем
Периодни систем је табеларни приказ хемијских елемената, распоређених на основу њиховог атомског броја (број протона), електронске конфигурације и понављајућих хемијских особина. Овакав распоред показује периодичне законе, а пример су елементи са сличним карактеристикама смештени у истој колони. Такође се разликују и четири правоугаона блока са одређеним, приближно сличним хемијским особинама. У принципу, унутар једног реда (периоде) елемената метали су на левој, а неметали на десној страни.
Редови периодног система називају се периоде, а колоне се називају групе. Шест група има своја имена, као и бројеве; на пример: елементи 17.групе су халогени, док су елементи 18.групе племенити гасови. Периодни систем може да се користи за извођење односа између својстава различитих елемената, те предвиђање својстава нових елемената који се откривају или синтетишу. Периодни систем пружа користан оквир за анализирање хемијских карактеристика материје и широко се користи у хемији, физици и другим наукама.
Руски хемичар Дмитриј Мендељејев је 1869. године објавио први општепризнат периодни систем. Свој систем развио је да би илустровао периодичне законе и својства тада познатих елемената. Мендељејев је такође предвидио нека својства тада непознатих елемената, за које се очекивало да ће да попуне празнине у овом систему. Већина његових предвиђања се показала тачним када су поменути елементи касније откривени. Мендељејевљев периодни систем од тада је знатно проширен и прерађен откривањем или синтетисањем додатних нових елемената, као и развојем нових теоретских модела за објашњавање хемијских принципа.
Сви елементи од атомског броја1 (водоник) до118 (оганесон) откривени су или синтетисани, а последње проширење периодног система (нихонијум, московијум, тенесин и оганесон; именовани 28. новембра 2016) Међународна унија за чисту и примењену хемију (-{IUPAC}-) потврдила је 30. децембра 2015. године; првих седам редова периодног система је комплетирано. Прва 94елемента постоје природно, иако се неки могу пронаћи само у траговима и били су синтетисани у лабораторијама пре него што су пронађени у природи. Елементи са атомским бројем из интервала једино су синтетисани у лабораторијама или нуклеарним реакторима. Синтеза елемената који имају веће атомске бројеве је оно чему хемичари тренутно теже. Бројни синтетички радиоизотопи елемената који се природно појављују такође су произведени у лабораторијама.
Преглед
Сваки хемијски елемент има јединствен атомски број (-{Z}-), који представља број протона у његовом језгру. Већина елемената има различит број неутрона у различитим атомима, а ове варијанте се називају изотопима. На пример, угљеник има три изотопа која се природно појављују: сви његови атоми имају шест протона и већина има шест неутрона такође, али око један проценат има седам неутрона (постоји и веома мали број са осам неутрона). Изотопи се никада не издвајају у периодном систему; они се увек групишу заједно с појединим елементом. Елементи који немају стабилних изотопа имају атомске масе својих најстабилнијих изотопа, а уколико су такве масе приказане— исте се налазе у заградама.
У стандардном периодном систему, елементи се ређају растуће према свом атомском броју (број протона у језгру атома). Нови ред (периода) започиње се када нова електронска љуска добије свој први електрон. Колоне (групе) одређене су електронском конфигурацијом атома; елементи са истим бројем електрона у појединој подљусци сврставају се у исте колоне (нпр. кисеоник и селен су истој колони јер оба имају по четири електрона у својој спољашњој, ). Елементи са сличним хемијским својствима генерално се сврставају у исте групе периодног система, с тим да у и одређеним деловима елементи и у истој периоди такође теже поседовању сличних својстава. Према томе, релативно је лако предвидети хемијска својства елемента ако су позната својства елемената који га окружују.
Периодни систем је на крају 2016. године имао 118потврђених елемената; елемент број1 је водоник, а елемент број118 је оганесон. Елементе 113, 115, 117 и 118 званично је потврдила Међународна унија за чисту и примењену хемију ( -{IUPAC}-) децембра 2015. године. Предложена имена за ове елементе— нихонијум (-{Nh}-), московијум (-{Mc}-), тенесин (-{Ts}-) и оганесон (-{Og}-)— -{IUPAC}- је објавио јуна 2016. године; формално их је потврдио по истеку петомесечног јавног рока за расправу, новембра 2016. године. До тада, ови елементи морали су да се формално идентификују својим атомским бројем (нпр. „елемент113”) или својим привременим систематским именом (нпр. „унунтријум”, симбол „-{Uut}-”).
Прва 94елемента се појављују у природи; остала 24елемента, од америцијума до оганесона (), добијају се само синтетисањем у лабораторијама. Од 94елемента која се налазе природно, 83су примордијална док осталих11 може да се пронађе само у ланцима распадања примордијалних елемената. Ниједан елемент тежи од ајнштајнијума (елемент99) никада није посматран у макроскопским количинама у својој чистој форми, а исти је случај и са астатом (елемент85); францијум (елемент87) био је једино фотографисан у облику светла емитованог у микроскопским количинама (300.000атома).
Методи груписања Групе
Група или породица је вертикална колона у периодном систему. Групе обично имају значајније периодичне законе од периода и блокова, што је објашњено испод. Модерне теорије квантне механике за атомску структуру објашњавају групне законе предлажући да елементи у истој групи генерално имају исту електронску конфигурацију у својој валентној љусци. Следствено томе, елементи у истој групи теже поседовању сличних хемијских особина и огледају исте законе у својствима како се атомски број повећава. Међутим, у неким деловима периодног система— као што је и — хоризонталне сличности могу да буду важне исто као или више наглашене него вертикалне сличности.
Према међународним конвенцијама за именовање, групе се нумерички означавају бројевима од1 до18 почев од крајње леве колоне (алкални метали) према крајњој десној колони (племенити гасови). Пре овог начина означавања, користили су се римски бројеви. У Америци, римски бројеви су били попраћени словом -{A}- ако је група била у или , односно словом -{B}- ако је група била у . Римски бројеви користили су одговарајућу варијанту за последњу цифру из данашњег начина означавања (нпр. елементи 4.групе били су група -{IV B}-, док су елементи 14.групе били група -{IV A}-). У Европи, означавање словима било је готово исто, изузев правила да се користи -{A}- ако је група пре 10.групе, односно -{B}- ако је група10. или нека после ње. Поред овога, групе8, 9 и 10 су се сматрале једном групом троструке величине, колективно познатом на оба континента као група-{VIII}-. Нови систем именовања -{IUPAC}- је увео у употребу 1988. године, када стара имена за групе постају превазиђена.
Одређене групе добиле су тривијална (несистематска) имена, што се може видети у табели испод, с тим да се нека ретко користе. Групе 3—10 немају тривијалних имена и о истима се говори једноставно помињући бројеве њихових чланова или само име првог члана (пример је алтернативни назив „скандијумова група” за 3.групу), и то зато што огледају мање сличности или вертикалних законитости.
Елементи у истој групи показују одређене узорке у погледу атомског радијуса, енергије јонизације и електронегативности. Идући од врха ка дну групе, атомски радијус елемената се повећава. Пошто постоји више попуњених енергетских нивоа, валентни електрони се проналазе даље од језгра. Од врха, сваки узастопни елемент има нижу енергију јонизације зато што је лакше уклонити електрон (јер су атоми слабије везани). Слично томе, у групи се примећује смањење електронегативности идући с врха према дну због повећавања растојања између валентних електрона и језгра. Међутим, постоје и изузеци од ових законитости; пример оваквог одступања је 11.група, где се електронегативност повећава идући ка дну групе.
Периоде
Периода је хоризонтални ред у периодном систему. Иако групе генерално имају значајније периодичне законе, постоје региони где су хоризонталне законитости битније од оних који се вежу за групе; пример је , где лантаноиди и актиноиди формирају два значајна хоризонтална низа елемената.
Елементи у истој периоди показују узорке у погледу атомског радијуса, енергије јонизације, електронског афинитета и електронегативности. Идући слева надесно кроз периоде, атомски радијус обично опада. Ово се дешава зато што сваки узастопни елемент има протон и електрон више, што узрокује веће привлачење и приближавање електрона језгру. Ово смањење у величини атомског радијуса такође узрокује повећање у енергији јонизације идући слева надесно кроз периоде. Што је елемент јаче везан, већа енергија је потребна да би се уклонио електрон. Електронегативност се повећава на исти начин као и енергија јонизације због привлачне силе која делује на електроне из језгра. Електронски афинитет такође показује приметан тренд када се пролази периодама; метали (лева страна периода) обично имају нижи електронски афинитет од неметала (десна страна периода), са изузетком племенитих гасова.
Блокови
мини|десно|upright=1.6|Слева надесно: -{s}-, -{f}-, -{d}- и у периодном систему
Одређени региони периодног система могу да се назову блоковима, а одређују се према редоследу по ком се попуњавају електронске љуске елемената. Сваки блок је име добио према подљусци у којој „последњи” електрон појмовно обитава. обухвата прве две групе (алкални и земноалкални метали), те водоник и хелијум. обухвата последњих шест група, а то су групе 13—18 у систему означавања (3-{A}-—8-{A}- у америчком систему означавања); поред осталих елемената, у овом блоку су смештени сви металоиди. обухвата групе 3—12 (или 3-{B}-—2-{B}- према америчкој конвенцији) и садржи све прелазне метале. , углавном приказан испод главног дела периодног система, нема чланова група и обухвата лантаноиде и актиноиде.
Метали, металоиди и неметали мини|десно|upright=1.36 |, , и у периодном систему; извори се не слажу око класификације одређеног броја елемената
Према физичким и хемијским особинама које деле, елементи се могу сврстати у три велике категорије: метали, металоиди и неметали. Метали су углавном сјајне, добро проводљиве чврсте твари које једна с другом формирају легуре и с неметалима јонска једињења налик соли (осим племенитих гасова). Већина неметала су обојени или безбојни непроводљиви гасови; неметали који формирају једињења с другим неметалима стварају ковалентне везе. Између метала и неметала налазе се металоиди, који имају просечна или измешана својства.
Метали и неметали могу да се додатно класификују у поткатегорије које показују градацију од својстава метала до својстава неметала, идући редовима слева надесно. Метали су додатно подељени у високо реактивне алкалне метале, преко мање реактивних земноалкалних метала, лантаноида и актиноида те архетипских прелазних метала, све до физички и хемијски слабих постпрелазних метала. Неметали су једноставно подељени на полиатомске неметале (који, како су најближи металоидима, показују неке почетне карактеристике метала), диатомске неметале (који су суштински неметали) и моноатомске племените гасове (који су потпуно неметали и готово скроз инертни). Специјализована груписања као што су рефракторни метали и племенити метали, која су ниже јединице (у овом примеру) прелазних метала, такође су препозната и повремено у употреби.