Періодичний закон і його табличне вираження – Періодична система тісно пов’язані з будовою атомів елементів. Послідовність розташування в Періодичній системі всіх відомих елементів відповідно до зростання порядкового номера відображає поступове заповнення ядра атома протонами, а електронної оболонки електронами, що надає ясний фізичний зміст значенням порядкового номеру.

Між розташуванням елементів в Періодичній системі і будовою їх атомів існує наступний взаємозв’язок:

1). Атоми всіх елементів одного і того ж періоду мають однакове число енергетичних рівнів, частково або повністю заповнених електронами;
2). Атоми всіх елементів головних груп (А-груп) мають однакове число зовнішніх електронів (електронів на вищому енергетичному рівні).

Номер періоду показує:

• число електронних шарів;
• номер зовнішнього електронного шару;
• число енергетичних рівнів;
• номер вищого енергетичного рівня;
• значення головного квантового числа для вищого енергетичного рівня.

Оскільки в атомах усіх відомих елементів в граничному випадку заповнюється (повністю або частково) сім енергетичних рівнів, в періодичної системи є 7 періодів.

Номер головної групи (А-групи) показує число зовнішніх електронів, або число число електронів на зовнішньому енергетичному рівні.

Оскільки в зовнішньому електронному шарі атома може бути максимум вісім електронів, а заповнення зовнішнього шару відбувається у атомів елементів А-груп, в Періодичній системі є вісім головних груп (IА – VIIIА).

Для елементів побічних груп (Б-груп) не існує прямого зв’язку між номером групи та числом зовнішніх електронів, оскільки в атомах цих елементів заповнюються внутрішні енергетичні рівні. За рідкісним винятком можна стверджувати, що атоми елементів побічних груп (Б-груп), мають, як правило, два зовнішніх електрона.

У Періодичної системи чітко розрізняють 4 секції елементів в залежності від виду підрівня, що заповнюється електронами:

s-елементи – добудовується s-підрівень
p-елементи – добудовується p-підрівень
d-елементи – добудовується d-підрівень
f-елементи – добудовується f-підрівень

Особливе місце займають гідроген і гелій – елементи першого періоду. Гідроген зазвичай розміщують в IА групу, над лужними металами, рідше в VIIА групу, над галогенами. За сучасними уявленнями гідроген не відносять ні до якої групи, а вважають просто елементом першого періоду. Гелій, хоча він і є s-елементом, за своїми властивостями близький до елементів VIIIА групи і тому його розміщують в Періодичній системі над іншими благородними газами.

Кожному періоду відповідає наступний порядок заповнених зовнішніх енергетичних підрівнів:

1 період (2 елемента) – 1s²
2 період (8 елементів) – 2s²2p⁶
3 період (8 елементів) – 3s²3p⁶
4 період (18 елементів) – 4s²4p⁶3d¹⁰
5 період (18 елементів) – 5s²5p⁶4d¹⁰
6 період (32 елемента) – 6s²6p⁶5d¹⁰4f¹⁴

Всі s- і p-елементи відносяться до елементів А-груп, всі d- і f-елементи відносяться до елементів Б-груп. У кожному періоді, починаючи з четвертого, секції s- і p-елементів розділені секцією d-елементів (в шостому і сьомому періодах ще і секцією f-елементів), тому d-елементи часто називають перехідними елементами.

Для інтерпретації хімічного зв’язку важливим є поняття про валентні електрони. Для атомів елементів А-груп валентними є електрони, які добудовують s- і p-підрівнів, для атомів елементів Б-груп – електрони s- і d-підрівнів, до яких у атомів лантаноїдів і актиноїдів додаються електрони f-підрівнів. Саме між цими валентними підрівнями відбувається так зване перестрибування електронів, що викликає відхилення електронних конфігурацій від послідовності заповнення. Однак великого впливу на хімічні властивості елементів такі перестрибування як у хрому (3d⁴4s² → 3d⁵4s¹) або купруму (3d⁹4s² → 3d¹⁰4s¹) не мають, оскільки ці електрони все одно залишаються валентними.