Периодни систем

Овај чланак је о систему који се користи у хемији. За друге употребе погледајте страницуПериодни систем (вишезначна одредница).

Периодни систем(легенда боја се налазииспод)

Периодни системје табеларни приказхемијских елемената,распоређених на основу њиховогатомског броја(бројпротона),електронске конфигурацијеи понављајућиххемијских особина.Овакав распоред показујепериодичне законе,а пример су елементи са сличним карактеристикама смештени у истој колони. Такође се разликују и четири правоугаонаблокаса одређеним, приближно сличним хемијским особинама. У принципу, унутар једног реда (периоде) елеменатаметалису на левој, анеметалина десној страни.

Редови периодног система називају сепериоде,а колоне се називајугрупе.Шест група има своја имена, као и бројеве; на пример: елементи 17.групе сухалогени,док су елементи 18.групеплеменити 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 ухемији,физиции другим наукама.

Руски хемичарДмитриј Мендељејевје1869.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 својстватада 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 прерађеноткривањем 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,тенесиниоганесон;именовани28. новембра2016)Међународна унија за чисту и примењену хемију(IUPAC) потврдила је30. децембра2015.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 интервала95—118једино су синтетисани у лабораторијама или нуклеарним реакторима.‍Синтеза елемената који имају веће атомске бројеве је оно чему хемичари тренутно теже. Бројни синтетичкирадиоизотопиелемената који се природно појављују такође су произведени у лабораторијама.

Преглед

За верзију с великим ћелијама погледајте страницуПериодни систем (велике ћелије).

Периодни систем

Група	1	2	3		4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
	Алкални метали	Земно­алкални метали														Пникто­гени	Хал­ко­гени	Хало­гени	Племе­нити гасови
Периода 1	Водо­ник1H1,008																		Хели­јум2He4,0026
2	Лити­јум3Li6,94	Бери­лијум4Be9,0122												Бор5B10,81	Угље­ник6C12,011	Азот7N14,007	Кисео­ник8O15,999	Флуор9F18,998	Неон10Ne20,180
3	Нат­ријум11Na22,990	Магне­зијум12Mg24,305												Алуми­нијум13Al26,982	Сили­цијум14Si28,085	Фос­фор15P30,974	Сум­пор16S32,06	Хлор17Cl35,45	Аргон18Ar39,948
4	Кали­јум19K39,098	Кал­цијум20Ca40,078	Скан­дијум21Sc44,956		Тита­нијум22Ti47,867	Вана­дијум23V50,942	Хром24Cr51,996	Ман­ган25Mn54,938	Гвожђе26Fe55,845	Кобалт27Co58,933	Никл28Ni58,693	Бакар29Cu63,546	Цинк30Zn65,38	Гали­јум31Ga69,723	Герма­нијум32Ge72,630	Арсен33As74,922	Селен34Se78,971	Бром35Br79,904	Крип­тон36Kr83,798
5	Руби­дијум37Rb85,468	Строн­цијум38Sr87,62	Итри­јум39Y88,906		Цирко­нијум40Zr91,224	Нио­бијум41Nb92,906	Молиб­ден42Mo95,95	Техне­цијум43Tc[98]	Руте­нијум44Ru101,07	Роди­јум45Rh102,91	Пала­дијум46Pd106,42	Сре­бро47Ag107,87	Кад­мијум48Cd112,41	Инди­јум49In114,82	Калај50Sn118,71	Анти­мон51Sb121,76	Телур52Te127,60	Јод53I126,90	Ксе­нон54Xe131,29
6	Цези­јум55Cs132,91	Бари­јум56Ba137,33	Лантан57La138,91		Хаф­нијум72Hf178,49	Тан­тал73Ta180,95	Вол­фрам74W183,84	Рени­јум75Re186,21	Осми­јум76Os190,23	Ири­дијум77Ir192,22	Пла­тина78Pt195,08	Злато79Au196,97	Жива80Hg200,59	Тали­јум81Tl204,38	Олово82Pb207,2	Биз­мут83Bi208,98	Поло­нијум84Po[209]	Астат85At[210]	Радон86Rn[222]
7	Фран­цијум87Fr[223]	Ради­јум88Ra[226]	Акти­нијум89Ac[227]		Радер­фордијум104Rf[267]	Дуб­нијум105Db[268]	Сибор­гијум106Sg[269]	Бори­јум107Bh[270]	Хаси­јум108Hs[270]	Мајтне­ријум109Mt[278]	Дарм­штатијум110Ds[281]	Ренд­генијум111Rg[282]	Копер­ницијум112Cn[285]	Нихо­нијум113Nh[286]	Флеро­вијум114Fl[289]	Моско­вијум115Mc[290]	Ливер­моријум116Lv[293]	Тене­син117Ts[294]	Огане­сон118Og[294]
					Цери­јум58Ce140,12	Празео­дијум59Pr140,91	Нео­дијум60Nd144,24	Проме­тијум61Pm[145]	Сама­ријум62Sm150,36	Евро­пијум63Eu151,96	Гадоли­нијум64Gd157,25	Тер­бијум65Tb158,93	Диспро­зијум66Dy162,50	Хол­мијум67Ho164,93	Ерби­јум68Er167,26	Тули­јум69Tm168,93	Итер­бијум70Yb173,05	Луте­цијум71Lu174,97
					Тори­јум90Th232,04	Протак­тинијум91Pa231,04	Ура­нијум92U238,03	Непту­нијум93Np[237]	Плуто­нијум94Pu[244]	Амери­цијум95Am[243]	Кири­јум96Cm[247]	Берк­лијум97Bk[247]	Кали­форнијум98Cf[251]	Ајнштај­нијум99Es[252]	Фер­мијум100Fm[257]	Менде­љевијум101Md[258]	Нобе­лијум102No[259]	Лорен­цијум103Lr[266]

1 (црвена) = гасовито 3 (црна) = чврсто 80 (зелена) = течно 109 (сива) = непознато Боја атомског бројапоказујеагрегатно стање(на0 °C и 1 atm)

Примордијални Од распада Синтетички Рубпоказује налажење елемента у природи

Стандардна атомска тежина(A_r)

• Ca: 40,078 — формална кратка вредност, заокружено (нема несигурности)
• Po: [209] —масени бројнајстабилнијег изотопа

Боја позадинепоказује поткатегорију у метално-металоидно-неметалном тренду:

Метал						Мета­лоид	Неметал			Непозната хемијска својства
Алкал­ни метал	Земно­алкални метал	Ланта­ноид	Акти­ноид	Пре­лазни метал	Постпре­лазни метал		Поли­атомски неметал	Ди­атомски неметал	Племе­нити гас

Сваки хемијски елемент има јединственатомски број(Z), који представља бројпротонау његовомјезгру.‍Већина елемената има различит бројнеутронау различитим атомима, а ове варијанте се називајуизотопима.На пример,угљеникима 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 имајуатомске масесвојих 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 новаелектронска љускадобије свој први електрон. Колоне (групе) одређене суелектронском конфигурацијоматома; елементи са истим бројем електрона у појединој подљусци сврставају се у исте колоне (нпр.кисеоникиселенсу истој колони јер оба имају по четири електрона у својој спољашњој,p-подљусци). Елементи са сличним хемијским својствима генерално се сврставају у исте групе периодног система, с тим да уf-блокуи одређеним деловимаd-блокаелементи 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 крају2016.године имао 118потврђених елемената; елемент број1 јеводоник,а елемент број118 јеоганесон.Елементе 113, 115, 117 и 118 званично је потврдилаМеђународна унија за чисту и примењену хемију(скр.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 привременимсистематским именом(нпр. „унунтријум”, симбол „Uut” ).‍

Прва 94елемента се појављују у природи; остала 24елемента, одамерицијумадооганесона(95—118), добијају се само синтетисањем у лабораторијама. Од 94елемента која се налазе природно, 83супримордијалнадок осталих11 може да се пронађе само у ланцимараспадањапримордијалних елемената.‍Ниједан елемент тежи одајнштајнијума(елемент99) никада није посматран у макроскопским количинама у својој чистој форми, а исти је случај и саастатом(елемент85);францијум(елемент87) био је једино фотографисан у облику светла емитованог у микроскопским количинама (300.000атома).‍

Методи груписања

Групе

Главни чланак:Група (периодни систем)

Групаилипородицаје 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 својојвалентној 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 јеd-блокиf-блок— 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 серимски бројеви.УАмерици,римски бројеви су били попраћени словомAако је група била уs-блокуилиp-блоку,односно словомBако је група била уd-блоку.Римски бројеви користили су одговарајућу варијанту за последњу цифру из данашњег начина означавања (нпр.елементи 4.групебили су групаIV B,док суелементи 14.групебили групаIV A). УЕвропи,означавање словима било је готово исто, изузев правила да се користиAако је група пре10.групе,односноBако је група10. или нека после ње. Поред овога, групе8, 9 и 10 су се сматрале једном групом троструке величине, колективно познатом на оба континента каогрупаVIII.Нови систем именовања IUPAC је увео у употребу1988.године, када стара имена за групе постају превазиђена.‍

Одређене групе добиле сутривијална (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 „скандијумовагрупа” за3.групу), и то зато што огледају мање сличностии/или вертикалних законитости.‍

Елементи у истој групи показују одређене узорке у погледуатомског радијуса,енергије јонизацијеиелектронегативности.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 је11.група,где се електронегативност повећава идући ка дну групе.‍

Групе упериодном систему

IUPAC		1	2	3		4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Мендељејев(I—VIII)		IA	IIA	IIIB		IVB	VB	VIB	VIIB	VIIIB			IB	IIB	IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB
CAS(САД,A–B–A)		IA	IIA	IIIB		IVB	VB	VIB	VIIB	VIIIB			IB	IIB	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA	VIIIA
Заст. IUPAC(Европа,A–B)		IA	IIA	IIIA		IVA	VA	VIA	VIIA	VIIIB			IB	IIB	IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB	0
Тривијално име		Алкал­ни метали	Земно­алкал­ни метали										Ковни метали		Тријели	Тетрели	Пник­тогени	Халко­гени	Хало­гени	Племе­нити гасови
Име по елементу		Лити­ју­мо­ва група	Берили­ју­мова група	Сканди­ју­мова група		Титани­ју­мова група	Ванади­ју­мова група	Хро­мова група	Манга­но­ва група	Гвож­ђева група	Кобал­то­ва група	Ник­лова група	Бакрова група	Цинкова група	Борова група	Угље­ни­кова група	Азо­това група	Кисео­ни­кова група	Флу­орова група	Хели­ју­моваилинеон­ова група
1. периода		H																		He
2. периода		Li	Be												B	C	N	O	F	Ne
3. периода		Na	Mg												Al	Si	P	S	Cl	Ar
4. периода		K	Ca	Sc		Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
5. периода		Rb	Sr	Y		Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
6. периода		Cs	Ba	La	Ce—Lu	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
7. периода		Fr	Ra	Ac	Th—Lr	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts	Og

^aГрупа 3 има скандијум (Sc) и итријум (Y). За остатак групе, различити извори га дефинишу каоили1)лутецијум (Lu) и лоренцијум (Lr)или2)лантан (La) и актинијум (Ac),или3)цели сет од 15лантаноидаи 15актиноида.IUPAC је иницирао пројекат да се стандардизује дефиницијаили као1)Sc, Y, Lu, Lrили као2)Sc, Y, La, Ac.
^bГрупа 18, племенити гасови, није била откривена у време Мендељејевљевог оригиналног система. Касније (1902), Мендељејев је прихватио доказ за њихово постојање;могу сеставити у нову „0. групу”.
^rИме групе по препоруциIUPAC-а.
^hВодоник (H), иако се налази у 1. колони, не сматра се делом групе алкалних метала.

Периоде

Главни чланак:Периода (периодни систем)

Периодаје 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 јеf-блок,гделантаноидииактиноидиформирају два значајна хоризонтална низа елемената.‍

Елементи у истој периоди показују узорке у погледу атомског радијуса, енергије јонизације,електронског афинитетаи 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

Главни чланак:Блок (периодни систем)

Слева надесно:s,f,dиpблоку периодном систему

Одређени региони периодног система могу да се назовублоковима,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.‍‍s-блокобухвата прве две групе (алкалнииземноалкални метали), теводоникихелијум.p-блокобухвата последњих шест група, а то су групе 13—18 уIUPAC-овомсистему означавања (3A—8A у америчком систему означавања); поред осталих елемената, у овом блоку су смештени свиметалоиди.d-блокобухвата групе 3—12 (или 3B—2B према америчкој конвенцији) и садржи свепрелазне метале.f-блок,углавном приказан испод главног дела периодног система, нема чланова група и обухваталантаноидеиактиноиде.‍

Метали, металоиди и неметали

Метали,металоиди,неметали иелементи с непознатим хемијским особинамау 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,металоидиинеметали.Метали су углавном сјајне, добро проводљиве чврсте твари које једна с другом формирајулегуреи с неметалимајонскаједињењаналиксоли(осимплеменитих гасова). Већина неметала су обојени или безбојни непроводљивигасови;неметали који формирају једињења с другим неметалима стварајуковалентне 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 високореактивнеалкалне метале,преко мање реактивнихземноалкалних метала,лантаноидаиактиноидате архетипскихпрелазних метала,све до физички и хемијски слабихпостпрелазних метала.Неметали су једноставно подељени наполиатомске неметале(који, како су најближи металоидима, показују неке почетне карактеристике метала),диатомске неметале(који су суштински неметали) имоноатомске племените гасове(који су потпуно неметали и готово скроз инертни). Специјализована груписања као што сурефракторни металииплеменити метали,која су ниже јединице (у овом примеру) прелазних метала, такође су препознатаи повремено у употреби.‍

Разврставање елемената у категорије и поткатегорије на основу својстава која деле је несавршено. Постоји спектар својстава унутар сваке од категорија и није тешко пронаћи преклапања на границама, као што је то случај и с већином класификационих шема.‍Берилијум,на пример, сврстан је у земноалкалне метале иако су његова амфотеричка хемија и тенденција ка формирању ковалентних једињења атрибути хемијски слабих или постпрелазних метала.Радонје сврстан у групу неметала, а племенити гас и упркос томе има многа својства катјонске хемије која је карактеристичнија за метале. Друге шеме за класификацију такође су могуће, а пример је подела елемената укатегорије минералошких учесталостииликристалних структура.Категоризација елемената на начине сличне овима датира најмање до1869.године, када је Хинрихс‍написао да једноставне граничне линије могу да се нацртају на периодном систему како би се означили елементи са сличним својствима, као што су метали и неметали или елементи у гасовитом стању.

Периодични трендови и обрасци

Главни чланак:Периодични закони

Периодични закони или закони периодичности (енгл.periodic trends) представљају законитости које произилазе из упоредбесвојставахемијских елеменатау погледу понављајућих (периодичних) карактеристика. Ту се убрајајувалентни електрони,атомски радијуси,енергија јонизације,електронегативност,електронски афинитеттеметална и неметална својства.Повећање или смањење својстава која су одређена овим законитостима може да се примети при проласку кроз редове и колоне периодног система, а саме законитости одређене су теоријамаструктуре атома.

Електронска конфигурација

Главни чланак:Електронска конфигурација

Приближан редослед по ком су поређане љуске и подљуске како се енергија повећава, премаМаделунговом правилу

Електронска конфигурација или организација електрона који круже око неутралних атома показује понављајуће узорке или периодичност. Електрони попуњавају низовеелектронских љуски(нумерисаних као 1.љуска, 2.љуска итд.). Свака љуска се састоји из једне или вишеподљуски(именованих словимаs,p,d,fиg). Како сеатомски бројповећава, електрони прогресивно попуњавају ове љуске и подљускемање-вишепратећиМаделунгово правилоили правило о енергетском редоследу, као што је приказано на дијаграму. Електронска конфигурација занеон,на пример, записује се као 1s²2s²2p⁶.Са атомским бројем10, неон има 2електрона у својој првој љусци те 8електрона у својој другој љусци (2у њенојs-подљусции 6у њенојp-подљусци). Повезујући ово с периодним системом, може се рећи да када електрон по први пут попуни нову љуску— почиње нова периода; ове позиције заузимајуводоникиалкални метали.‍‍

Законитости периодног система (стрелице показују раст)

Пошто својства елемента у већем делу одређује његова електронска конфигурација, својства елемената тако показују понављајуће узорке или периодично понашање, а неки од примера приказани су у дијаграмима испод за атомске радијусе, енергију јонизације и електронски афинитет. Управо је ова периодичност својстава, чије су манифестације биле ичесто примећиване пренего што је њиховафундаментална теорија развијена,довела до успостављања периодичног закона (чињенице да се елементи понављају у различитим интервалима) и формирања првих периодних система.‍‍

Атомски радијуси

Главни чланак:Атомски радијус

Атомски радијус и атомски број‍

Атомски радијуси варирају на предвидљив и објашњив начин крећући се периодним системом. На пример, радијуси се генерално смањују дуж сваке од 7периода система, од алкалних метала до племенитих гасова; радијуси се повећавају идући низ сваку од 18група. Радијуси се повећавају нагло између племенитих гасова и краја сваке од периода те алкалних метала и почетка следеће периоде. Овакви узорци у величини за атомске радијусе (и у разним другим хемијским и физичким својствима елемената) могу да се објасне теоријом електронске љуске атома; овиме су пружени важни докази за развијање и потврђивањеквантне теорије.‍

Електрони у4f-подљусци,која се прогресивно пуни идући одцеријума(елемент58) доитербијума(елемент70), нису нарочито ефективни у очувању пораста нуклеарног набоја пружајући отпор другим спољашњим подљускама. Елементи који следе одмах након лантаноида имају атомске радијусе који су мањи него што се то очекује и који су готово једнаки атомским радијусима елемената смештених одмах изнад.‍Такохафнијумима виртуелно исти атомски радијус (и хемију) као ицирконијум,танталима атомски радијус готово једнак ономниобијумаитд. Ово је познато каолантаноидна контракција.Ефекат лантаноидне контракције може да се примети све доплатине(елемент78), после чега бива замаскиранрелативистичким ефектомпознатим каоефекат инертног пара.‍Контракцијаd-блока,која представља сличан ефекат измеђуd-блокаиp-блока,мање је наглашена него лантаноидна контракција али се јавља услед сличног узрока.‍

Енергија јонизације

Главни чланак:Енергија јонизације

Енергија јонизације: свака периода почиње на минимуму (алкални метали) и завршава на максимуму (племенити гасови)

Прва енергија јонизације је енергија потребна да се уклони један електрон из атома, друга енергија јонизације је енергија потребна да се уклони други електрон из атома итд. За дати атом, узастопне енергије јонизације повећавају се степеном јонизације. Замагнезијум,на пример, прва енергија јонизације је738kJ/mol,а друга је1450kJ/mol.Електрони у ближиморбиталамапривлаче се већимсилама електростатичког деловања;према томе, њихово уклањање из атома захтева више енергије јер су смештени на вишим енергетским нивоима. Енергија јонизације се повећава идући нагоре и надесно у периодном систему.‍

Велики скокови у узастопним моларним енергијама јонизације јављају се при уклањању електрона из конфигурације племенитог гаса (комплетнаелектронска љуска). За магнезијум, поново, прве две моларне енергије јонизације дате изнад одговарају изузимању два3s-електрона,док је трећа енергија јонизације много већа (7730kJ/mol) и потребна је да се изузме2p-електрониз веома стабилне конфигурације коју има Mg²⁺и која је налик онојнеона.Сличан скок у енергијама јонизације јавља се и код других атома 3.реда.‍

Електронегативност

Главни чланак:Електронегативност

График који показује пораст електро­негативности како се број групе повећава

Електронегативност је тенденцијаатомада привлачиелектроне.‍Електронегативност атома одређује и његоватомски броји растојање измеђувалентних електронаијезгра.Што је електронегативност већа, елемент више привлачи електроне. Овај принцип је1932.године први предложиоЛајнус Полинг.‍Уопштено говорећи, електронегативност се повећава идући слева надесно дуж периода, а смањује спуштајући се низ групе. Стога,флуорје најелектронегативнији од свих елемената,‍док јецезијумнајмање електронегативан елемент (барем од оних за које су признати експериментални резултати доступни).‍

Постоји неколико изузетака од овог општег правила.Галијумигерманијумимају веће електронегативности одалуминијумаисилицијума(редом) због присутности ефекта контракцијеd-блока.Елементи 4.периоде одмах испод првог реда прелазних метала имају необично мале атомске радијусе зато што3d-електронинису ефективни у очувању повећаног нуклеарног набоја, а мања атомска величина повезује се с већом електронегативношћу.‍Неуобичајено висока електронегативностолова,поготово при упоредби сталијумомибизмутом,верује се да је артефакт одабира података (и њихове доступности)— методи рачунања који се разликују од Полинговог метода показују нормалне периодичне законе за ове елементе.‍

Електронски афинитет

Главни чланак:Електронски афинитет

Зависност електронског афинитета од атомског броја;‍вредности се генерално повећавају померајући се дуж сваке од периода, а врхунац се достиже кодхалогена,пре наглог пада кодплеменитих гасова;примери локализованих максимума који се виде кодводоника,алкалних металаиелемената 11.групеузроковани су настојањем да се попунеs-љуске(с тим да је6s-љусказлатадодатно стабилизована релативистичким ефектима и присуством попуњене4f-подљуске); примери локализованих минимума који се виде кодземноалкалних металатеазота,фосфора,манганаиренијумаузроковани су попуњенимs-љускамаили полупопуњеним pилиdљускама‍

Електронски афинитет атома или афинитет према електрону је количина енергије која се отпусти када се електрон дода на неутралан атом да би се створио негативнијон(анјон). Иако електронски афинитет увелико варира, појављују се и одређени узорци. Генерално говорећи,неметалиимају позитивније вредности електронског афинитета негометали.Хлорнајјаче привлачи додатни електрон. Електронски афинитети племенитих гасова нису измерени с поузданим вредностима, тако да можда имају а можда и немају вредности које залазе на леву страну бројевне линије.‍

Електронски афинитет се обично повећава идући дуж периоде. Ово је узроковано попуњавањем валентних љуски атома; при примању електрона атом 17.групе отпушта више енергије него атом 1.групе јер поседује попуњену валентну љуску и према томе је стабилнији.‍

Тренд опадања афинитета према електрону како се иде низ групе очекивана је појава. Додатни електрон ће да попуни орбиталу која је даље од језгра. Тако ће тај електрон да се слабије привлачи према језгру и ослобођена енергија при његовом додавању ће да буде мања. Међутим, идући ка дну групе, око једна трећина елемената показује аномалију: тежи елементи имају веће електронске афинитете од својих суседних лакших сродника. Ово је увелико због слабог пружања отпора од стране dиfелектрона.Једнообразан пад у електронском афинитету једино се може уочити код атома 1.групе.‍

Метални карактер

Што су вредности енергије јонизације, електронегативности и електронског афинитета мање, елемент има вишеметалногкарактера. Вреди и обратно:неметаличностсе повећава порастом три претходно поменута фактора.‍Узимајући у обзир периодичне законе који управљају овим факторима, метални карактер се смањује идући дуж периода (или редова) и с неколико неправилности— (углавном) због лошег скрининга језгра од стране dиfелектронатерелативистичких ефеката‍— тежи повећавању идући низ групе (иликолоне/породице). Према томе, елементи с највише металних својстава (као што суцезијумифранцијум) смештени су у доњем левом углу традиционалних периодних система, док су елементи с највише неметалних својстава (као што сукисеоник,флуорихлор) смештени у горњем десном углу. Комбинација хоризонталних и вертикалних законитости у металном карактеру објашњава степенасто обликовануграничну линију између метала и неметалакоја може да се уочи на неким периодним системима, као и неретко категорисање неколико елемената који леже на тој линији или елемената који су суседни претходно поменутима (као што суметалоиди).‍‍

Повезујуће или групе премоснице

Водоник Хелијум Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон

Периодни систем са 32колоне са приказаним, слева надесно, локацијама: 3.групе, лутецијума и лоренцијума, 11.и 12.групе, те племенитих гасова

Идући слева надесно преко четири блока дугог периодног система (или система у формату са 32колоне), налазе се серије ’повезујућих’ или ’премошћавајућих’ група елемената, смештених отприлике између сваког блока.‍Ове групе, као и металоиди, имају својства између или као и групе са страна. Хемијски гледано, елементи 3.групе (скандијум, итријум, лантан и актинијум) понашају се баш као земноалкални метали‍или— уопштеније разматрајући— као металиs-блока‍‍али са нешто физичких својстава прелазних металаd-блока.‍Лутецијум и лоренцијум, на крајуf-блока,могу да чине другу везујућу или групу премосницу. Лутецијум се хемијски понаша као лантаноид али поседује мешавину физичких својстава лантаноида и прелазних метала.‍‍Лоренцијум, као аналоган лутецијуму, по свој прилици одражава сличне карактеристике.‍Ковни метали у 11.групи (бакар, сребро и злато) хемијски су у стању да се понашају или као прелазни метали или као метали главне групе.‍Испарљиви метали 12.групе (цинк, кадмијум и жива) понекад се сматрају премосницом одd-блокадоp-блока.Номинално ово су елементиd-блока,али имају нешто својстава прелазних метала и понашају се више као своји суседи изp-блокау 13.групи.‍‍Релативно инертни племенити гасови, у 18.групи, премошћавају најреактивније групе елемената у периодном систему— халогене у 17.групи и алкалне метале у 1.групи.‍

Историја

Главни чланак:Историја периодног система

Први покушаји систематизације

Откриће хемијских елеменатамапирано значајним датумима у развоју периодног система (пред-, пер- и пост-)

Антоан Лавоазјеје 1789. године објавио списак 33хемијска елемента,групишући их угасове,метале,неметалеиземље(енгл.earths).‍Хемичари цео следећи век проводе трагајући за прецизнијом класификационом шемом...Јохан Волфганг Деберајнерје 1829. године уочио да многи елементи могу да се групишу утројства(енгл.triads), и то на основу њихових хемијских својстава.Литијум,натријумикалијум,на пример, заједно су груписани у тројство као мекиреактивниметали. Деберајнер је такође уочио да је— при распоређивању према атомској тежини— други члан сваког тројства грубо просек првог и трећег;‍ово је постало познато каоЗакон тројстава(енгл.Law of triads).‍Немачки хемичарЛеополд Гмелинрадио је користећи овај принцип, а до 1843. године идентификовао је десет тројстава, три групе од четири елемента те једну групу од пет елемената.Жан-БатистДимаобјавио је 1857. године рад у ком је описао односе између различитих група метала. Иако су многи хемичари били у стању да идентификују односе између малих група елемената, и даље је било неопходно створити једну шему која ће да обухвати све елементе.‍

Немачки хемичарАугуст Кекуле,посматрајућиугљеникје схватио да овај елемент најчешће има четири друга атома везана за себе.Метан,примера ради, има један атом угљеника и четири атомаводоника.‍Овај концепт је на крају постао познат каовалентностили валенц(иј)а; различити елементи вежу се с различитим бројем атома.‍

Александар-Емил Бегејер де Шанкуртоа,француски геолог, 1862. године је објавио један од првих облика периодног система; назвао га јетелурнихеликс/вијак(фр.hélix/vis tellurique,енгл.tellurichelix/screw). Де Шанкуртоа је био прва особа која је уочила периодичност елемената. Размештајући елементе спирално на цилиндар, растуће према атомској тежини, он је показао да се елементи са сличним својствима углавном појављују у правилним интервалима. Његов дијаграм је садржавао и некејонеиједињењапоред елемената. У раду је користио вишегеолошкенегохемијскетермине и у исти није укључио дијаграм; као резултат, није задобијено много интересовања све докДмитриј Мендељејевније објавио свој рад.‍

Јулијус Лотар Мејер,немачки хемичар, 1864. године је објавио периодни систем с 44елемента распоређена према валентности. У табели се видело да елементи са сличним својствима најчешће имају исту валентност.‍Вилијам Одлинг,енглески хемичар, упоредо с Мејером је објавио свој систем с 57елемената распоређених према њиховим атомским тежинама. Уз неколико неправилности и пропуста, он је међу елементима уочио нешто налик на периодичност атомских тежина те да је ово усклађено с „њиховим углавном стеченим груписањима”.‍Одлинг је био надомак открића периодичног закона, али истраживање није успео да спроведе до краја.‍Накнадно, 1870. године, предложио је класификацију елемената на основу њихове валентности.‍

Њуландсовпериодни систем представљен Хемијском друштву 1866. године заснован је наЗакону октава (Октетном закону)

Џон Њуландс,енглески хемичар, направио је низ пројеката у периоду 1863—1866. године; открио је да при распоређивању елемената према растућој вредности њихових атомских тежина— слична физичка и хемијска својства почињу да се понављају у интервалу броја осам. Ову периодичност он је упоредио саоктавамау музици.‍‍Овај таконазваниЗакон октава,међутим, исмејала је велика већина Њуландсових савременика иХемијско друштвоје тако одбило да објави његов рад.‍Њуландс је упркос овоме успео да направи систем елемената и искористи га за предвиђање постојања елемената који су недостајали, као што је то случај сгерманијумом.‍Хемијско друштво је одало признање важности његових открића тек пет година након што су заслуге припале Мендељејеву.‍

Густавус Хинрихс,академски хемичар данског порекла који је живео у Америци, 1867. године је објавио спирални периодни систем заснован на атомским спектрима и тежинама те хемијским сличностима. Његов рад је окарактерисан као „идиосинкратичан,остентативанилавиринтан”,што је негативно допринело препознавању и прихватању истог.‍‍

Мендељејевљев систем

Дмитриј Мендељејев,акварелИље Рјепина

Мендељејевљев систем из његовекњиге

Верзија Мендељејевљевог периодног система из 1869. године:Експериментални систем елемената заснован на њиховим атомским тежинама и хемијским сличностима(енгл.An experiment on a system of elements based on their atomic weights and chemical similarities); овај стари распоред елемената даје периоде вертикално, а групе хоризонтално

Руски професор хемијеДмитриј Мендељејеви немачки хемичарЈулијус Лотар Мејернезависно су објавили своје периодне системе 1869. и 1870. године, редом.‍Мендељејевљев систем је била његова прва објављена верзија; Мејеров је био проширена верзија његовог (Мејеровог) система из 1864. године.‍Обојица су своје системе конструисали размештајући елементе у редове или колоне према атомској тежини и почињући нови ред или колону када се карактеристична својства елемената почну понављати (периодичност).‍

Најзначајнији српски хемичар који је међу првима у свету прихватио Мендељејевљев систем био јеСима Лозанић(1847—1935).‍Препознавање и прихватање које је задобио Мендељејевљев систем у свету је произашло из двеју одлика које је он направио. Прва је било остављање простора у систему када се могло увидети да одговарајући елемент још увек није откривен.‍Мендељејев није био први хемичар који је поступио овако, али је био први препознат по коришћењу законитости у свом периодном систему за предвиђање својстава онихелемената који су били неоткривени(као што је тогалијумилигерманијум).‍Друга одлука је било повремено игнорисање редоследа који је произилазио изатомских тежинаи замењивање места неким суседним елементима (као што јетелуријод), да би се исти боље класификовали ухемијске породице.Енглески физичарХенри Мозлије нешто касније, 1913. године, одредио експерименталне вредности нуклеарног набоја односноатомски бројпојединог елемента, те је показао да Мендељејевљев размештај заиста одговара растућем распоређивању према атомским бројевима.‍

Значај атомских бројева за организацију периодног система није био толико примећен све док постојање и својства протона и неутрона нису била схваћена. Мендељејевљев периодни систем је користио атомску тежину уместо атомског броја за распоређивање елемената, што је била информација до које се могло доћи поприлично тачно у то време. Атомска тежина је послужила како треба у већини случајева да би се (како је истакнуто) добила представа о предвиђању својстава неоткривених елемената тачније него било којим другим тада познатим методом. Замена атомских бројева, када је постала разумљива, за елементе је дала дефинитивни низ заснован на целим бројевима. Мозли је 1913. године (погрешно) предвидео да су једини елементи који недостају између алуминијума (13) и злата (79) елементи 43, 61, 72 и 75; како год, ови елементи су до данас ипак сви откривени. Низ атомских бројева се користи идан-данаскада се нови, синтетички елементи „вештачки” праве и потом проучавају у лабораторијама.‍

Друга верзија и даљи развој

Мендељејевљев периодни систем из 1871. године са осам група елемената; црте представљају елементе који су тада били непознати

Верзија периодног система са осам колона, са свим елементима откривеним до 2016. године

Мендељејев је 1871. године објавио свој периодни систем у новом облику, с групама сличних елемената распоређеним у колоне а не редове; те колоне биле су означене римским бројевима (одI доVIII), што је одговаралостању оксидацијепојединог елемента. Такође је изнео детаљна предвиђања што се тиче својстава елемената за које је раније истакао да су неоткривени али да би требало да постоје.‍Ове празнине су накнадно попуњаване јер су хемичари откривали додатне елементе који се могу наћи у природи.‍Општеприхваћено је да је последњи елемент који се може наћи у природи биофранцијум(Мендељејев га је називаоека-цезијум), откривен 1939. године.‍Међутим,плутонијумкоји је синтетички произведен годину после, 1971. године је идентификован у траговима као елемент који може да се пронађе у природи.‍

Популарни‍изглед периодног система, такође познат и као уобичајена или стандардна форма (приказана у многим деловима овог чланка), може да се припишеХорасу Гроувсу Демингу.Наиме, амерички хемичар Деминг је 1923. године објавио два периодна система: један у кратком (Мендељејевљев стил) и један у средњем (18колона) облику.‍‍Merck and Companyизрадио је брошурну форму Деминговог средњег система са 18колона 1928. године, а ова верзија користила се веома много у америчким школама. До тридесетих година 20. века Демингов систем се нашао у многим приручницима и енциклопедијама из хемије. Такође је дистрибуисан дужи период од стране компанијеSargent-WelchScientific.‍‍‍

Развијањем модерних теоријаквантне механикезаелектронскеконфигурације унутар атома, постало је очигледно да свака периода (ред) у периодном систему одговара попуњеностиквантне љускеелектронима. Већи атоми имају више електронских подљуски, тако да су касније настали системи захтевали прогресивно дуже периоде.‍

Глен Т. Сиборгје 1945. године предложио нови периодни систем у ком би се актиноиди приказали као део другог низаf-блока

Глен Сиборг,амерички научник,1945.године је дао предлог да сеактиноидски елементи(као што сулантаноиди) сматрају поднивоом блокаf. Пре овога, актиноиди су чинили четврти редd-блока.Сиборгове колеге су га саветовале да не објављује тако радикалан предлог јер би му то веома лако могло да упропасти каријеру. Пошто је Сиборг сматрао да тада и није имао каријеру која би могла да се уништи, он је одлучио супротно; предлог се показао исправним и1951.године Сиборг за свој рад на синтетисању актиноидских елемената освајаНобелову наградузахемију.‍‍‍

Иако се неколицина одређенихтрансуранијумских елеменатаналази у природи,‍сви ови елементи су прво откривени у лабораторијама. Њихова производња проширила је периодни систем у значајној мери, а први елемент који је додат као синтетички био јенептунијум(1939. године).‍Пошто су многи трансуранијумски елементи веома нестабилни ираспадајусе доста брзо, детектовање односно одређивање својстава истих након производње представља прави изазов. Постојале су бројнеконтроверзешто се тиче прихватања назива одређених елемената који су се откривали у кратким временским размацима, а тада је било неопходно дати независно мишљење које име има приоритет те приписати откриће правој особи или тиму. Претпоследњи елементи који су прихваћени и именовани су билифлеровијум(елемент 114) иливерморијум(елемент 116), а оба су своје име добила31. маја2012.године.‍Удруженим снагамаруско-америчкихнаучника изДубне(Московска област,Русија), синтетисано је шест атоматенесина;ово је најновије откриће хемијских елемената који су се уврстили у периодни систем под именима које је одредио и као последње прихваћене и именоване елементе28. новембра2016.године званичнопотврдио/именовао IUPAC:нихонијум(елемент113),московијум(елемент115),тенесин(елемент117) иоганесон(елемент118).‍‍

Елементи 113, 115, 117 и 118 су формално препознати30. децембра2015.године од странеIUPAC-а,чиме је комплетиран седми ред периодног система.‍‍Званична имена и симболи за сваки од ових елемената, који су заменити привремене ознаке као што суунунпентијум(Uup) у случају елемента115, били су објављени у току 2016. године. IUPAC је8. јуна2016.године објавио предложена имена за сваки од елемената. Нихонијум (симболNh) било је предложено име за елемент113 јер је откривен уRIKEN-ууЈапану.Ово је први елемент који је добио име по локацији у источној Азији. Елемент115 је имао предложено име московијум (симболMc) по локацијиОбједињеног института за нуклеарна истраживањауМоскви(Русија). Елемент117 имао је предложено име тенесин (симболTs), што се односи на државуТенесиуСАДкоја је домНационалне лабораторије Оук Риџ.На крају, елемент118 имао је предложено име оганесон (симболOg), у част руског нуклеарног физичараЈурија Оганесјанакоји је предводио тим који је синтетисао овај елемент.‍‍

Различити периодни системи

Дуги или систем са 32 колоне

Периодни систем у формату с 32колоне

Модерни периодни систем се некад проширује у дуги односно формат с 32колоне, умећући елементеf-блокаиз фусноте на њихову ’природну’ позицију између sиdблока.За разлику од формата са 18колона, овакав размештај резултује спречавањем „[сваког] прекидања у низу растућих атомских бројева”.‍Однос измеђуf-блокаи осталих блокова периодног система такође постаје јасније видљив.‍

Џенсензаговара формат система с 32колоне, истичући важност чињенице да лантаноиди и актиноиди у осталим случајевима у главама ученика или студената испадају досадни, неважни елементи који се могу негде одложити и игнорисати.‍

Упркос овим предностима, формат с 32колоне углавном се избегава на рачун неуобичајеног правоугаоног омјера (при упоредби са омјером странице у књизи и сл.),‍али и чињенице да су хемичари навикнути много више на модерни формат (који је увео Сиборг).‍

Системи с различитим структурама

Главни чланак:Алтернативни периодни системи

У току стогодишњег периода након настанка Мендељејевљевог система 1869. године, процењено је да је објављено око 700различитих верзија периодног система.‍Поред најбројнијих правоугаоних варијација, обликовани су и периодни системи у неким другим форматима; најзначајнији примери укључују‍кружне, коцкасте, цилиндричне, квадарске, спиралне,лемнискатне,‍осмоуганопризмне, пирамидалне, сферичне, троугаоне и друге верзије. Овакви алтернативни системи се најчешће развијају да би се назначила или истакла хемијска или физичка својства елемената која се у традиционалним периодним системима не могу лако уочити.‍

Спирални периодни систем Теодора Бенфија слинијом поделе метала и неметала(алкалних метала и племенитих гасова)

Популарни‍алтернативни формат је системТеодора Бенфија(1960). Елементи су размештени по непрекинутој спирали, водоник је у центру, а прелазни метали, лантаноиди и актиноиди на ’полуострвима’.‍

Велика већина периодних система је дводимензионална;‍међутим, тродимензионални системи су познати још најмање од 1862. године (пре настанка Мендељејевљевог дводимензионалног система 1869. године). Новији примери укључују Куртинову „Периодну класификацију” (енгл.Courtines' "Periodic Classification") из 1925. године,‍Ринглијев „Ламина систем” (енгл.Wringley's "Lamina System") из 1949. године,‍Жигеров„Периодни хеликс” (енгл.Giguère's "Periodic helix") из 1965. године‍и Дуфорово „Периодно стабло” (енгл.Dufour's "Periodic Tree") из 1996. године.‍Усудивши се отићи корак даље,Тимоти Стоује 1989. године осмислио „Периодни систем физичара” (енгл.Stowe's "Physicist's Periodic Table")‍који наводно представља четвородимензионални периодни систем (има три просторне димензије и боју као димензију више, мада већина система данас изгледа баш овако).‍

Различити облици периодног система могу да се сматрају плодомхемијско-физичкогконтинуума.‍Приближавајући се хемијском крају континуума, могуће је пронаћи— примера ради—Рејнер-Канамов’непослушни’‍„Периодни систем неорганског хемичара” (енгл.Rayner-Canham's'unruly' "Inorganic Chemist's Periodic Table") из 2002. године,‍у ком је нагласак на законитостима и узорцима те необичним хемијским односима и својствима. Близу физичког краја континуума јеЖанеов„Левостепенасти периодни систем” (енгл.Janet's "Left-StepPeriodic Table ") из 1928. године; овај систем има структуру која показује блискију везу с редоследом попуњавања електронских љуски и тимеквантном механиком.‍Донекле сличан приступ имао је и Алпер,‍с тим да је његов дизајн искритиковао Скери оптужујући га за занемаривање потребе да се прикаже хемијска и физичка периодичност.‍Негде у средини континуума је свеприсутни уобичајени или стандардни облик периодног система, у ком је циљ боље представити емпиријске законитости у погледу физичког стања, електричне и топлотне проводљивости те оксидационе бројеве, као и друга својства лако изводљива традиционалним техникама у хемијској лабораторији.‍Његова популарност је, како се верује, резултат чињенице да овај формат има добар баланс одлика у погледу лакоће израде и величине, те представљања атомског реда и законитости периодичности.‍‍

Левостепенасти периодни систем (Шарл Жане)

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

f11

f12

f13

f14

d1

d2

d3

d4

d5

d6

d7

d8

d9

d10

p1

p2

p3

p4

p5

p6

s1

s2

1s

H

He

2s

Li

Be

2p3s

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

3p4s

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

3d4p5s

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

4d5p6s

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

4f5d6p7s

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

5f6d7p8s

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

119

120

f-блок

d-блок

p-блок

s-блок

Овај формат периодног система је конгруентнији са редоследом по ком се идеално попуњавају електронске љуске (премаМаделунговом правилу), као што је приказано у пратећем низу пуњења близу леве маргине (читати одозго надоле, слева надесно).
У стварности, попуњавање електронских љуски карактерише низ неправилности.

Отворена питања и контроверзе

Позиција водоника и хелијума

Једноставно пратећи електронске конфигурације,водоник(1s¹) ихелијум(1s²) требало би да се налазе у 1.и 2.групи, изнадлитијума([He]2s¹) иберилијума([He]2s²).‍Међутим, такво распоређивање ова два елемента се ретко користи ван контекста електронских конфигурација. Када суплеменити гасови(тада под називом „инертни гасови” ) први пут откривени око 1900. године,били су познати као „0.група” јер нису одражавали никакву хемијску реактивност оних елемената који су били познати у то време, а хелијум је био смештен на врху те групе зато што је делио огромну хемијску инертност која се могла видети и код других елемената ове групе. Како је група променила свој формални број, многи аутори су наставили да стављају хелијум директно изнаднеона,дакле у18.групу;један од примера таквог распоређивања је и тренутни периодни систем који користиIUPAC.‍

Хемијска својства водоника нису веома блиска онима алкалних метала који заузимају 1.групу, а на основу тога водоник се понекад ставља на неку другу позицију: једна од најчешћих алтернатива је17.група;‍један од фактора који на ово утичу је стриктно унивалентна, преовлађујуће неметална хемија водоника, док је онафлуора(елемент који се налази на врху 17.групе) стриктно унивалентна и неметална такође. Каткада, да би се показало како водоник има особине које одговарају онима и алкалних метала и халогена, овај елемент може да се нађе приказан у две колоне истовремено.‍Други предлог је позиција изнадугљеникау 14.групи: распоређен на овај начин, водоник се добро уклапа у тренд растућих потенцијалних вредности јонизације и вредности електронског афинитета те не одудара много ни од законитости електронегативности (мада водоник не може да покажететравалентнекарактеристике тежих елемената 14.групе).‍У коначници, водоник може да се смести засебно од свих група; овакав принцип заснива се на чињеници да се опште особине водоника разликују од особина елемената из свих група: за разлику од водоника, остали елементи 1.групе показују веома јако изражена метална својства; елементи 17.групе углавном стварају соли (одакле и долази терминхалоген); елементи преосталих група показују мултивалентнију хемију. Други елемент 1.периоде, хелијум, такође се некада издваја из свих група и ставља на засебну позицију.‍Својство које разликује хелијум од остатка племенитих гасова (иако је невероватна инертност хелијума веома близу оној неона иаргона)‍представља чињеница да у својој затвореној електронској љусци хелијум има два електрона у спољашњој електронској орбитали, док остатак племенитих гасова у овој љусци има осам електрона.

Група 3 и њени елементи у 6. и 7. периоди

Иако сускандијумиитријумувек прва два елемента 3.групе, идентитет следећа два елемента није у потпуности јединствено прихваћен. Најчешће су толантаниактинијум,а ређелутецијумилоренцијум.Две варијанте воде порекло из историјских тешкоћа да се лантаноиди сместе у периодни систем, те аргумената о томе где елементиf-блокапочињу а где завршавају.‍‍‍Тврдило се да су овакви аргументи доказ да је „грешка растављати [периодни] систем у оштро разграничене блокове”.‍Трећа варијанта је приказ двеју позиција испод итријума са ознаком за лантаноиде и актиноиде.

Постоје изнесени физички и хемијски аргументи који иду више у корист лутецијума и лоренцијума,‍‍али далеко од тога да се сви аутори слажу са овим одабиром.‍Већина хемичара који активно раде и није свесна да постоји икаква контроверза.‍IUPAC је децембра 2015. године покренуо један пројекат с циљем изналаска оптималног решења по питању овог проблема, како би могла да се изда и званична препорука.‍

Лантан и актинијум

Периодни систем у 18колона са групом3 дефинисаном као Sc, Y, La, Ac Laи Ac испод Y

Лантан и актинијум се најчешће приказују као последња два члана 3.групе.‍‍‍Истиче се чињеница да је овакав одабир направљен још четрдесетих година 20. века те да се изглед периодних система ослања на електронске конфигурације елемената и појам диференцијације електрона. Конфигурацијецезијума,баријумаи лантана су (редом) [Xe]6s¹,[Xe]6s²и [Xe]5d¹6s².Лантан тако има5d-диференцирајућиелектрон и ово га смешта у „3.групу на место првог чланаd-блоказа 6.периоду”.‍Доследан низ електронских конфигурација тада може да се примети у 3.групи и чине га скандијум ([Ar]3d¹4s²), итријум ([Kr]4d¹5s²) и лантан ([Xe]5d¹6s²). Како год, у 6.периоди итербијум има електронску конфигурацију [Xe]4f¹³5d¹6s²,а лутецијум [Xe]4f¹⁴5d¹6s²;резултат је „добијање4f-диференцирајућегелектрона за лутецијум и основано распоређивање истог на место последњег чланаf-блоказа 6.периоду”.‍Каснијимспектроскопскимиспитивањем откривено је да је електронска конфигурација итербијума заправо [Xe]4f¹⁴6s².Ово је значило да и итербијум и лутецијум (лутецијум који има конфигурацију [Xe]4f¹⁴5d¹6s²) имају 14f-електрона;резултат је „добијањеd-диференцирајућега неf-диференцирајућегелектрона” за лутецијум, што га за позицију у 3.групи испод итријума чини „једнако валидним кандидатом” као што је и лантан ([Xe]5d¹6s²).‍Како год, лантан има предност да буде на овом положају јер се5d¹-електронпојављује први пут у његовој структури, док се тек трећи пут по реду јавља код лутецијума (кратко друго јављање је било код гадолинијума).‍

Што се тиче хемијског понашањаи трендова низ 3.групу за својства као што су тачка топљења, електронегативност и јонски радијус,‍‍скандијум, итријум, лантан и актинијум су налик својим панданима из1—2.групе. У овој варијанти, бројf-електронакод најчешћих (тривалентних) јона елеменатаf-блокадоследно се поклапа с њиховим позицијама уf-блоку.‍На пример, бројf-електроназа тривалентне јоне првих трију елеменатаf-блокаизноси 1(Ce), 2(Pr) и 3(Nd).‍

Лутецијум и лоренцијум

Периодни систем у 18колона са групом3 дефинисаном као Sc, Y, Lu, Lr Luи Lr испод Y

У осталим системима, лутецијум и лоренцијум се приказују као последња два члана 3.групе.‍‍Прве технике за хемијско издвајање скандијума, итријума и лутецијума ослањају се на чињеницу да су се ови елементи појављивали заједно у такозваној „итријумовој групи”, док су се лантан и актинијум појављивали заједно у „церијумовој групи”.‍Узимајући ово у обзир, многи хемичари су се двадесетих и тридесетих година 20. века одлучивали за лутецијум наспрам лантана као један од елемената 3.групе.‍Неколико физичара се педесетих и шездесетих година 20. века определило за лутецијум, у светлу успоређивања неколико физичких својстава овог елемента с физичким својствима која карактеришу лантан.‍Такав размештај у ком је лантан први чланf-блокаоспоравало је неколико аутора јер лантан нема ниједанf-електрон.Међутим, заговарала се и идеја да ово није валидан противаргумент јер постоје и друге аналогне аномалије периодног система; најбољи пример јеторијум,зато што овај елемент нема ниједанf-електрона опет се налази у поменутомf-блоку.‍Што се тиче лоренцијума, његова гасовита атомска електронска конфигурација потврђена је тек 2015. године и гласи [Rn]5f¹⁴7s²7p¹.Оваква конфигурација представља још једну аномалију периодног система, независно од тога да ли је лоренцијум смештен уf-блокуилиd-блоку,а разлог је постојање једне потенцијално применљиве позиције уp-блокукоја је већ била резервисана занихонијумс предвиђеном конфигурацијом [Rn]5f¹⁴6d¹⁰7s²7p¹.‍‍

Хемијски гледано, скандијум, итријум и лутецијум (и по свој прилици лоренцијум) понашају се као тривалентне верзије метала1—2.групе.‍С друге стране, трендови низ групу за својства као што је тачка топљења, електронегативност и јонски радијус, слични су онима која се могу наћи код њихових пандана из4—8.групе.‍У овој варијанти, бројf-електронакод гасовитих облика атомаf-блокаобично се поклапа с њиховим позицијама уf-блоку.На пример, бројf-електроназа првих пет елеменатаf-блокаизноси 0(La), 1(Ce), 3(Pr), 4(Nd) и 5(Pm).‍

Лантаноиди и актиноиди

Периодни систем у 18колона са сетом од 15лантаноида и 15актиноида Ознаке испод Y

Неколицина аутора смешта свих тридесет лантаноида и актиноида на две позиције испод итријума (обично користећи фуснотне ознаке). У овој варијанти наглашавају се сличности у хемији 15лантаноидних елемената (La—Lu), можда на рачун двосмислености око питања који елементи заузимају две позиције испод итријума у 3.групи те 15колона широкогf-блока(иако само 14елемената може да буде у било ком од редоваf-блока).‍

Групе укључене у прелазне метале

Дефиницијапрелазног металакоју даје IUPAC је да је то сваки елемент чији атом има некомплетнуd-подљускуили који може да се доведе у стање катјона с некомплетномd-подљуском.‍Према овој дефиницији, сви елементи у групама 3—11 су прелазни метали.IUPAC-овадефиниција из категорије прелазних метала искључује, дакле, елементе 12.групе, што обухватацинк,кадмијумиживу.

Неки хемичари користе категорије „елеменатаd-блока”и „прелазних метала” као синониме, тиме директно укључујући елементе група 3—12 међу прелазне метале. У овом случају, елементи 12.групе се третирају као посебан случај прелазних метала код којихd-електрониобично немају способност стварања хемијске везе. Извештај из2007.године ожива(IV)-флуориду(HgF₄), једињењу у којем жива хипотетички користи својеd-електронеза везивање, навело је неке научнике на излагање предлога о томе да и жива може да се третира као прелазни метал.‍Остали научници, као на пример Џенсен,‍истицали су чињеницу да до формације једињења као што је HgF₄може да дође само под високо абнормалним условима; штавише, постојање истог је тренутно оспорено. Према томе, жива не може да се сматра прелазним металом ни према једној разумној интерпретацији уобичајеног значења овог термина.‍

С друге стране, неки хемичари искључујуелементе 3.групеиз дефиниције прелазног метала. То чине на основу тога што елементи 3.групе не формирају ниједан јон с нарочито заузетомd-љускоми тако не одражавају нити једну од карактеристика хемије прелазних метала.‍У овом случају, само елементи група 4—11 убрајају се у прелазне метале. Како год, иако елементи 3.групе показују мало карактеристичних хемијских својстава прелазних метала— исти показују значајан број карактеристичних физичких својстава (на рачун постојања у сваком атому појединогd-електрона).‍

Елементи с непознатим хемијским особинама

Иако су сви дооганесонадо сада откривени, од елемената послехасијума(елемент108) самокоперницијум(елемент112),нихонијум(елемент113) ифлеровијум(елемент114) имају познате хемијске особине односно својства; само за коперницијум тренутно постоји довољно доказа за коначну категоризацију. Остали елементи се можда понашају другачије у односу на оно што екстраполација предвиђа, и то збогрелативистичкихефеката; на пример, за флеровијум се предвиђало да ће највероватније да се одликује неким својствима која су карактеристична за племените гасове, а тренутно се исти налази смештен уугљеникову групу.‍Новији експерименти показали су, међутим, да се флеровијум хемијски понаша попутолова,што се и очекује гледајући позицију овог елемента у периодном систему.‍

Додатна проширења периодног система

Главни чланак:Проширени периодни систем

Водоник Хелијум Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон Унуненијум Унбинилијум Унбиунијум Унквадквадијум Унквадпентијум Унквадхексијум Унквадсептијум Унквадоктијум Ункваденијум Унпентнилијум Унпентунијум Унпентбијум Унпенттријум Унпентквадијум Унпентпентијум Унпентхексијум Унпентсептијум Унпентоктијум Унпентенијум Унхекснилијум Унхексунијум Унхексбијум Унхекстријум Унхексквадијум Унхекспентијум Унхексхексијум Унхекссептијум Унхексоктијум Унхексенијум Унсептнилијум Унсептунијум Унсептбијум Унбибијум Унбитријум Унбиквадијум Унбипентијум Унбихексијум Унбисептијум Унбиоктијум Унбиенијум Унтринилијум Унтриунијум Унтрибијум Унтритријум Унтриквадијум Унтрипентијум Унтрихексијум Унтрисептијум Унтриоктијум Унтриенијум Ункваднилијум Унквадунијум Унквадбијум Унквадтријум

Систем у 8редова, до елемента 172‍

Није познато да ли ће новооткривени елементи да прате узорак тренутног периодног система као8.периодаили ће додатна прилагођавања и корекције да буду неопходне.Сиборгје очекивао да ће 8.периода да прати претходно успостављени узорак у потпуности, и то тако што ће да постане део двоелементногs-блоказа елементе119и120,новогg-блоказа следећих 18елемената, те 30додатних елемената који би били наставак на преостала три тренутна блока (f,d иpблок)— завршавајући се елементом168 као следећим племенитим гасом.‍Недавно су физичари попутПеке Пикеаизносили теорије да ови додатни елементи можда неће следитиМаделунгово правило,које предвиђа како се електронске љуске попуњавају и тиме увелико утиче на изглед тренутног периодног система. Тренутно постоји неколико конкурентних теоријских модела за одређивање положаја елемената са атомским бројем мањим од или једнаким172.‍

Елемент с највећим могућим атомским бројем

Број могућих елемената није познат. Веома рано мишљење које је 1911. године изнеоЕлиот Адамси које је засновано на размештају елемената у сваком од хоризонталних редова периодног система било је да елементи са атомском тежином већом од 256± (што би данас било једнако елементу са атомским бројем између 99 и 100) не могу да постоје.‍Нешто скорија процена је да би периодни систем могао да се заврши недуго након преласка ’острва стабилности’,‍за што се верује да ће се десити окоелемента126,зато што је проширивање периодних и нуклидних система ограничено протонским и неутронскимлинијама капи(енгл.drip lines).‍Други значајни предлози везано за крај периодног система укључују прекид на елементу128 који је предложиоЏон Емсли,‍прекид на елементу 137 који је предложиоРичард Фајнман‍те прекид на елементу 155 који је предложиоАлберт Казан.

Боров модел

Боров модел атомаставља одређене тешкоће пред атоме са атомским бројевима већим од137 зато што би било који елемент с већим атомским бројем захтевао да1s-електронипутују брже од величинеcтј.брзине светлости.‍Према томе, нерелативистички Боров модел показује се нетачним када се примени на елементе са овим или већим атомским бројем.

Релативистичка Диракова једначина

РелативистичкаДираковаједначинатакође испољава проблеме када се примени на елементе с више од 137протона. За такве елементе, таласна функција Дираковог основног стања је осцилаторна уместо ограничене, те не постоји празнине између позитивних и негативних енергетских спектара (као уКлајновом парадоксу).‍Тачнији прорачуни, узимајући у обзир ефекте ограничене величине језгра, указују на то да енергија везивања прво прелази лимит за елементе с више од 173протона. За теже елементе, ако унутрашња орбитала (1s) није попуњена,електрично пољејезгра вукло би електроне извакуума,што би даље резултовало успонтаној емисији позитрона;‍међутим, ово се не дешава ако се унутрашња орбитала попуни, тако да елемент173 не мора нужно да представља крај периодног система.‍

Оптимални облик

Неколико различитих облика периодног система навело је на постављање питања да ли постоји оптимални или дефинитивни облик периодног система. Сматра се да одговор на ово питање зависи од тога да ли је хемијска периодичност уочена као појава међу елементима заправо стопостотно истинита, ефективно уткана ууниверзум,или је пак ова периодичност само производ субјективне људске интерпретације, условљене околностима, веровањима и склоностима људских посматрача. Објективни фундамент хемијске периодичности дао би одговоре и на питања позиције за водоник и хелијум, као и састав 3.групе. Таква темељна истина, уколико постоји, верује се да још увек није откривена. Све док се ово откриће не догоди, многи различити облици периодног система могу да се сматрају варијацијама схватања хемијске периодичности, при чему ће заговарачи сваке да истражују и стављају нагласак на различите аспекте, својства, перспективе и односе елемената.‍

Модерна верзија

Испод је дат пример савременог ажурираног периодног система, урађеног уSVGформату. За разлику од система датих у уводу, овај садржи пуно више корисних информација уграђених у саме ћелије (1.енергија јонизације, електронегативност, оксидациона стања, електронска конфигурација итд.).

За бољи приказ, отворитеоригинални вектору новом табу прегледача, како би приказ био исправан;изворна верзијаове датотеке (на енглеском језику) има статус одабране слике наВикиостави

Види још

• Списак елемената
• Дмитриј Мендељејев
  • Мендељевијум
  • Ајнштајнијум
• Електронска конфигурација
• Валентност
• Атомски број
• Атомска маса

Референце

Цитирана библиографија

Ball, P. (2002).The Ingredients: A Guided Tour of the Elements.Oxford: Oxford University Press.ISBN978-0-19-284100-1.Приступљено19. 4. 2016.

Chang, R. (2002).Chemistry(VII изд.). New York:McGraw-HillHigher Education.ISBN978-0-19-284100-1.Приступљено19. 4. 2016.

Gray, T. (2009).The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe.New York: Black Dog & Leventhal Publishers.ISBN978-1-57912-814-2.Приступљено19. 4. 2016.

Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1984).Chemistry of the Elements.Oxford: Pergamon Press.ISBN978-0-08-022057-4.Приступљено19. 4. 2016.

Huheey, J. E.; Keiter, E. A.; Keiter, R. L. (1997).Principles of structure and reactivity(IV изд.). New York: Harper Collins College Publishers.ISBN978-0-06-042995-9.Приступљено19. 4. 2016.

Moore, J. (2003).Chemistry For Dummies(I изд.). New York: Wiley Publications.ISBN978-0-7645-5430-8.Приступљено19. 4. 2016.

Scerri, E. (2007).The periodic table: Its story and its significance.Oxford: Oxford University Press.ISBN978-0-19-530573-9.Приступљено19. 4. 2016.

Scerri, E. (2011).The periodic table: A very short introduction.Oxford: Oxford University Press.ISBN978-0-19-958249-5.Приступљено19. 4. 2016.

Venable, F. P. (1896).The Development of the Periodic Law.Easton, Pennsylvania: Chemical Publishing Company.Приступљено19. 4. 2016.

Литература

• Bullinger,Hans-Jörg(2009).Technology guide: Principles, applications, trends.Berlin:Springer-Verlag.стр.8.ISBN978-3-540-88545-0.
• Manson, S. S.; Halford, G. R. (2006).Fatigue and durability of structural materials.Materials Park, Ohio: ASM International. стр. 376.ISBN978-0-87170-825-0.
• Silberberg, M. S. (2006).Chemistry: The molecular nature of matter and change(IV изд.). New York:McGraw-Hill.стр.536.ISBN978-0-07-111658-9.
• Jones, C. (2002).d- andf-blockchemistry.New York: J. Wiley & Sons. стр.2.ISBN978-0-471-22476-1.OCLC300468713.
• Kotz, J.; Treichel, P.; Townsend, John (2009).Chemistry and Chemical Reactivity, Volume 2(VII изд.). Belmont: Thomson Brooks [Cole]. стр. 324.ISBN978-0-495-38712-1.OCLC220756597.
• Mascetta, J. (2003).Chemistry The Easy Way(IV изд.). New York: Hauppauge. стр.50.ISBN978-0-7641-1978-1.OCLC52047235.
• Stoker, S. H. (2007).General, organic, and biological chemistry.New York: Houghton Mifflin. стр. 68.ISBN978-0-618-73063-6.OCLC52445586.
• Leigh, G. J. (1990).Nomenclature of Inorganic Chemistry: Recommendations 1990.Blackwell Science.ISBN978-0-632-02494-0.
• Holman, J.; Hill, G. C. (2000).Chemistry in context(V изд.).Walton-on-Thames:Nelson Thornes. стр.40.ISBN978-0-17-448276-5.
• Day, M. C. Jr.; Selbin, J. (1969).Theoretical inorganic chemistry(II изд.). New York:Nostrand-RienholdBook Corporation. стр. 103.ISBN978-0-7637-7833-0.
• Bagnall, K. W. (1967). „Recent advances in actinide and lanthanide chemistry”. Ур.: Fields, P. R.; Moeller, T.Advances in chemistry, Lanthanide/Actinide chemistry.Advances in Chemistry.71.American Chemical Society. стр. 1—12.ISBN978-0-8412-0072-2.doi:10.1021/ba-1967-0071.
• Messler, R. W. (2010).The essence of materials for engineers.Sudbury, MA: Jones & Bartlett Publishers. стр. 32.ISBN978-0-7637-7833-0.
• Silva, Robert J. (2006). „Fermium, Mendelevium, Nobelium and Lawrencium”. Ур.: Morss, L. R.; Edelstein, N. M.; Fuger, J.The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements(III изд.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media.ISBN978-1-4020-3555-5.
• Emsley, J. (2011).Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements(New изд.). New York, NY: Oxford University Press.ISBN978-0-19-960563-7.
• Dayah, M.„Dynamic/Interactive Periodic Table”.Ptable.Архивираноиз оригинала 16. 3. 2016. г.Приступљено19. 4. 2016.
• Haran, B.„The Periodic Table of Videos”.University of Nottingham.Архивираноиз оригинала 4. 3. 2016. г.Приступљено19. 4. 2016.
• Winter, M.„WebElements: The Periodic Table on the Web”.University of Sheffield.Архивираноиз оригинала 11. 4. 2016. г.Приступљено19. 4. 2016.
• Leach, M. R.„The Internet Database of Periodic Tables”.Meta-Synthesis.Архивирано изоригинала24. 03. 2016. г.Приступљено19. 4. 2016.

Спољашње везе

• Периодни систем хемијских елеменатаIUPAC-ана званичномвеб-сајту
• ПројектиIUPAC-ана званичномвеб-сајту
• 10чињеница о периодном систему елеменатаАрхивиранона сајтуWayback Machine(25. април 2016)
• Песма о периодном систему [AsapSCIENCE]
• 108хемијских елемената анимираних у занимљиве ликове [CHEEZburger]
• Списак речи на енглеском језику састављених од симбола хемијских елемената периодног система [ScienceNotes]
• PDF верзија периодног система на српском језику и ћириличком писму
• PDF верзија периодног система на српском језику и латиничком писму