Xu hướng định kỳ và các mẫu
Thứ tự gần đúng, trong đó vỏ và vỏ phụ được sắp xếp bằng cách tăng năng lượng theo nguyên tắc Madelung
Cấu hình điện tử hoặc tổ chức các electron xung quanh các nguyên tử trung hòa cho thấy một dạng lặp đi lặp lại hay tuần hoàn. Các electron chứa một loạt các vỏ electron (được đánh số vỏ 1, vỏ 2, và vân vân). Mỗi vỏ bao gồm một hoặc nhiều subshells (tên s, p, d, f và g). Số nguyên tử tăng lên, các electron dần dần lấp đầy các vỏ và các lớp con dưới hoặc nhiều theo quy tắc Madelung hoặc quy tắc đặt hàng năng lượng, như thể hiện trong biểu đồ. Ví dụ cấu hình electron cho neon là 1s2 2s2 2p6. Với một nguyên tử số mười, neon có hai điện tử trong vỏ đầu tiên, và tám điện tử trong vỏ thứ hai – hai trong lớp vỏ bên dưới và sáu trong lớp vỏ bên dưới. Trong các thuật ngữ định kỳ, lần đầu tiên điện tử chiếm một vỏ mới tương ứng với thời điểm bắt đầu của mỗi thời kỳ mới, các vị trí này bị chiếm giữ bởi hydro và các kim loại kiềm.
Xu hướng bảng tuần hoàn (mũi tên cho thấy sự gia tăng)
Vì các tính chất của một phần tử được xác định chủ yếu bởi cấu hình điện tử của nó, các thuộc tính của các phần tử cũng cho thấy các mẫu lặp lại hoặc hành vi định kỳ, một số ví dụ được trình bày trong sơ đồ dưới đây cho bán kính nguyên tử, năng lượng ion hóa và ái lực điện tử. Đó là tính tuần hoàn của các tính chất, các biểu hiện được biết đến trước khi lý thuyết cơ bản được phát triển, dẫn đến việc thành lập luật định kỳ (các thuộc tính của các phần tử lặp lại theo các khoảng khác nhau) và việc xây dựng các bảng tuần hoàn đầu tiên.
Nguyên tử bán kính
Bài chi tiết: Bán kính nguyên tử
Số nguyên tử vẽ lên bán kính nguyên tử
Bán kính nguyên tử thay đổi theo cách dự đoán và có thể giải thích qua bảng tuần hoàn. Ví dụ, bán kính giảm dọc theo mỗi khoảng thời gian của bảng, từ kim loại kiềm đến khí quyển; và tăng mỗi nhóm. Bán kính tăng mạnh giữa khí quý ở cuối mỗi thời kỳ và kim loại kiềm vào đầu thời kỳ tiếp theo. Những xu hướng của bán kính nguyên tử (và các thuộc tính hóa học và vật lý khác của các nguyên tố) có thể được lý giải bằng lý thuyết vỏ electron của nguyên tử; họ cung cấp bằng chứng quan trọng cho sự phát triển và xác nhận lý thuyết lượng tử
Các electron trong lớp vỏ ngoài 4f, được làm đầy từ cerium (phần tử 58) đến ytterbium (phần tử 70), không đặc biệt hiệu quả trong việc bảo vệ sự gia tăng điện hạt nhân từ các vỏ phụ ra xa hơn. Các phần tử ngay sau các lanthanides có bán kính nguyên tử nhỏ hơn dự kiến và gần như giống như bán kính nguyên tử của các nguyên tố ngay phía trên chúng. Do đó hafni có bán kính nguyên tử giống nhau (và hóa học) như zirconium, và tantali có bán kính nguyên tử tương tự niobium, vân vân. Đây được gọi là sự co lại lanthanide. Ảnh hưởng của sự co ngót của lanthanit có thể nhận thấy được với bạch kim (nguyên tố 78), sau đó nó được che đậy bởi hiệu ứng tương đối được gọi là hiệu ứng cặp ngoại. Sự co dãn khối d, có hiệu quả tương tự giữa khối D và khối p, ít phát hiện hơn sự co dãn của lanthanide nhưng phát sinh từ một nguyên nhân tương tự.
Năng lượng ion hóa
Năng lượng ion hóa: mỗi giai đoạn bắt đầu ở mức tối thiểu đối với các kim loại kiềm, và kết thúc ở mức tối đa đối với các khí độc cao
Bài chi tiết: Năng lượng ion hóa
Năng lượng ion hóa đầu tiên là năng lượng cần thiết để loại bỏ một điện tử khỏi một nguyên tử, năng lượng ion hóa thứ hai là năng lượng cần thiết để loại bỏ electron thứ hai khỏi nguyên tử, vân vân. Đối với một nguyên tử nhất định, năng lượng ion hóa liên tiếp gia tăng với mức độ ion hóa. Đối với magiê như một ví dụ, năng lượng ion hóa đầu tiên là 738 kJ / mol và thứ hai là 1450 kJ / mol. Các điện tử trong các quỹ đạo gần đó sẽ có lực thu hút lớn hơn; do đó, việc loại bỏ chúng đòi hỏi ngày càng nhiều năng lượng. Năng lượng ion hóa trở nên lớn hơn ở bên phải của bảng tuần hoàn.
Các bước nhảy lớn trong các ion hóa mol tiếp theo xảy ra khi loại bỏ một điện tử khỏi cấu hình khí quyển (điện tử hoàn chỉnh). Đối với magiê một lần nữa, hai năng lượng ion hoá mol đầu tiên của magiê đưa ra ở trên tương ứng với việc loại bỏ hai electron 3s, và năng lượng ion hóa thứ ba là một 7730 kJ / mol lớn hơn nhiều, để loại bỏ một điện tử 2p khỏi chất neon rất ổn định cấu hình Mg2 +. Các bước nhảy tương tự xảy ra trong năng lượng ion hóa của các nguyên tử thứ ba khác
Electronegativity
Bài chi tiết: Electronegativity
Biểu đồ thể hiện sự gia tăng điện sinh học với số lượng ngày càng tăng của các nhóm được lựa chọn
Electronegativity là xu hướng của một nguyên tử để thu hút các electron. Sự điện sinh học của nguyên tử bị ảnh hưởng bởi cả hai số nguyên tử và khoảng cách giữa các electron hóa trị với hạt nhân. Cường độ điện cực của nó càng cao thì càng có nhiều nguyên tố hấp thu electron. Nó được Linus Pauling đề xuất lần đầu tiên vào năm 1932. Nói chung, tăng âm điện tăng khi truyền từ trái sang phải theo thời gian, và giảm khi giảm xuống nhóm. Do đó, flo là âm điện hầu hết các yếu tố ] trong khi xêzi là ít nhất, ít nhất là Những yếu tố nào là dữ liệu quan trọng có sẵn.
Có một số trường hợp ngoại n lệ đối với quy tắc chung này. Gallium và gecmani có điện thế cao hơn so với nhôm và silicon tương ứng vì sự co d của khối d. Các nguyên tử tính phí của nguyên tử và phí nguyên tử của phí nguyên tử là giống như phí của nguyên tử. Các điện âm dị thường cao chì, đặc biệt là khi so sánh với bismuth và tali, dường như là một tạo tác của lựa chọn dữ liệu (và ngày sẵn có) -methods của phương pháp tính toán khác so với Pauling hiển thị các xu hướng cho việc bình thường kỳ Những yếu tố này.