Периодический закон в современной формулировке. 
Физический смысл порядкового номера. 
Структура периодической системы. 
Периоды, группы, подгруппы, изменение свойств элементов (радиус атома, радиус ионов, металлические и неметаллические свойства) в периодической системе

Исследуя изменение химических свойств элементов в зависимости от величины их относительной атомной массы (атомного веса), Д. И. Менделеев в 1869 г. открыл закон периодичности этих свойств: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомных весов элементов». Поскольку химические свойства обусловлены строением электронных оболочек атома, Периодическая система Д. И. Менделеева — это естественная классификация элементов по электронным структурам их атомов. Современная формулировка периодического закона гласит: «Свойства элементов и соединений находятся в периодической зависимости от зарядов атомных ядер». Это обстоятельство отражено в периодической системе в виде горизонтальных и вертикальных рядов — периодов и групп.

Период — горизонтальный ряд, имеющий одинаковое число электронных уровней, номер периода совпадает со значением главного квантового числа n внешнего уровня (слоя); таких периодов в периодической системе семь. Второй и последующие периоды начинаются щелочным элементом (ns1) и заканчивается благородным газом (ns2np6). По вертикали периодическая система подразделяется на восемь групп, которые делятся на главные — А-подгруппы, состоящие из sи p-элементов, и побочные — B-подгруппы, содержащие d-элементы. Подгруппа III B, кроме d-элементов, содержит по 14 4fи 5f-элементов (семейства 4f-лантаноидов и 5f-актиноидов). Главные подгруппы содержат на внешнем электронном слое одинаковое число электронов, которое равно номеру группы. В главных подгруппах валентные электроны (электроны, способные образовывать химические связи) расположены на sи p-орбиталях внешнего энергетического уровня, в побочных — на s-орбиталях внешнего и d-орбиталях предвнешнего слоя. Для f-элементов валентными являются (n — 2) f-, (n — 1) dи ns-электроны.

Сходство элементов внутри каждой группы — наиболее важная закономерность в периодической системе. Следует, кроме того, отметить такую закономерность, как диагональное сходство у пар элементов Li и Mg, Be и Al, B и Si и др. Эта закономерность обусловлена тенденцией смены свойств по вертикали (в группах) и их изменением по горизонтали (в периодах). Структура электронной оболочки атомов элемента изменяется периодически с ростом порядкового номера элемента, с одной стороны, и, с другой стороны, свойства определяются строением электронной оболочки и, следовательно, находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома.

Периодический характер изменения химических свойств атомов элементов зависит от изменения радиуса атома и иона. За радиус свободного атома принимают положение главного максимума плотности внешних электронных оболочек. Это так называемый орбитальный радиус.

В периодах орбитальные атомные радиусы по мере увеличения заряда ядра Z в общем монотонно уменьшаются из-за роста степени взаимодействия внешних электронов с ядром. В подгруппах радиусы в основном увеличиваются из-за возрастания числа электронных оболочек.

У sи p-элементов изменение радиусов, как в периодах, так и в подгруппах более выражены, чем у dи f-элементов, так как dи f-электроны внутренние. Уменьшение радиусов у dи f-элементов в периодах называется dи f-сжатием. Следствием f-сжатия является то, что атомные радиусы электронных аналогов d-элементов пятого и шестого периодов практически одинаковы.

Эти элементы из-за близости их свойств называются элементами-близнецами.

Образование ионов приводит к изменению ионных радиусов по сравнению с атомными радиусами. При этом радиусы катионов всегда меньше, а радиусы анионов всегда больше соответствующих атомных радиусов.

Свойства атомов рассматриваются, как способность отдавать, или принимать электроны из-за стремления атомов приобрести устойчивую электронную конфигурацию, аналогичную инертным газам. Металлические свойства рассматриваются, как способность атомов элементов отдавать электроны и проявлять восстановительные свойства, а неметаллические свойства — присоединять электроны и проявлять окислительные свойства.

Если сравнить между собой элементы разных периодов, то можно отметить важную особенность:

Номер периода, в котором находится элемент, совпадает с номером его валентной оболочки. Эта валентная оболочка постепенно заполняется от начала к концу периода.

В этом заключается физический и химический смысл номера периода.