Gli elementi nella tavola periodica appartengono a gruppi e periodi. I gruppi della tavola periodica sono le colonne. I periodi della tabella periodica sono le righe.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Gli elementi dello stesso periodo condividono lo stesso numero quantico principale, che descrive sia il dimensione ed energia del guscio elettronico più esterno di un atomo.
Conchiglie di elettroni
Gli elettroni di un atomo orbitano attorno al nucleo in una nuvola fuzzy governata dalla probabilità. Può essere utile, tuttavia, pensare alle orbite degli elettroni come a gusci rigidi contenenti un numero di possibili diversi orbitali di elettroni. All'aumentare del numero atomico di un atomo, i suoi gusci devono accogliere un numero crescente di elettroni. La shell più esterna è chiamata shell di valenza; il numero del periodo si riferisce a questa shell.
Numeri quantici
Il layout della possibile posizione di un elettrone in un atomo è governato da numeri quantici. Il numero quantico principale, n, corrisponde alla dimensione e all'energia dei gusci di elettroni. Può avere valori interi diversi da zero: 1, 2, 3 e così via. All'aumentare dei numeri, aumentano sia le dimensioni che l'energia del guscio elettronico. Il secondo numero quantico, l, corrisponde alla forma degli orbitali all'interno di un guscio. Questi numeri sono generalmente indicati dalle lettere corrispondenti: 0 \u003d s, 1 \u003d p, 2 \u003d d e 3 \u003d f. Il valore di l può variare tra zero e n-1. Ad esempio, se un elettrone ha un numero quantico principale di 2, potrebbe esistere in una di due diverse forme orbitali, s o p. Il terzo numero quantico, m, corrisponde all'orientamento degli orbitali. Il terzo numero quantico deve essere sempre compreso tra -l e + l. Pertanto, vi è un orbitale s, tre orbitali p, cinque orbitali d e sette orbitali f.
Aggiunta di elettroni e spostamento attraverso la tavola periodica
Una singola coppia di elettroni riempie un orbitale. L'idrogeno ha un elettrone, quindi occupa il primo orbitale: 1 s. L'elio ha due elettroni, entrambi ancora inseriti nell'orbitale 1s. L'elemento successivo, il litio, ha tre elettroni. I primi due si adattano all'orbitale 1s. Il terzo elettrone, tuttavia, deve trovarsi in un nuovo orbitale. Il numero quantico principale 1 limita il secondo numero quantico a zero, il che a sua volta significa che anche il terzo deve essere zero. Pertanto, tutto lo spazio associato alla prima shell viene occupato. L'elettrone successivo deve esistere in un nuovo guscio e orbitale: l'orbitale 2s. Ciò significa che il numero quantico principale è aumentato; l'elemento deve trovarsi in un periodo diverso. Come previsto, il litio inizia il gruppo 2 della tavola periodica, poiché il suo guscio di valenza ha un numero quantico principale di 2.
Tendenze del raggio atomico
Gli atomi non cambiano i principali numeri quantici mentre ci si sposta da sinistra a destra Pertanto, tutti gli elettroni esistono all'incirca alla stessa distanza dal nucleo. Altri protoni, tuttavia, vengono aggiunti. Ciò crea una carica positiva maggiore nel nucleo, con conseguente maggiore attrazione interna degli elettroni. Quindi, il raggio atomico o la distanza dal nucleo al bordo più esterno dell'atomo, in realtà diminuisce mentre ci si sposta attraverso un periodo. D'altra parte, mentre si sposta verso il basso la tavola periodica, il numero del periodo aumenta. Il numero quantico principale aumenta e quindi la nuvola di elettroni aumenta di dimensioni. A sua volta, il raggio atomico aumenta man mano che si sposta verso il basso la tavola periodica.
