Cấu tạo bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học

Bài này dùng cấu hình electron ở phần Cấu tạo nguyên tử: thứ tự các phân lớp $1s$, $2s$, $2p$, $3s$, $3p$, $4s$, $3d$, $4p$, $5s$, $4d$, $5p$, $6s$, $4f$, $5d$, $6p$, $7s$, $5f$, $6d$, $7p$, mỗi phân lớp $s, p, d, f$ chứa tối đa $2, 6, 10, 14$ electron.

1. Các nguyên tố xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần.
2. Các nguyên tố có cùng số lớp electron xếp thành một hàng (chu kì).
3. Các nguyên tố có cùng số electron hoá trị (tính chất hoá học tương tự) xếp thành một cột (nhóm).

Mỗi nguyên tố chiếm một ô. Số thứ tự của ô bằng số hiệu nguyên tử $Z$ (bằng số proton, cũng bằng số electron của nguyên tử trung hoà). Ô ghi thêm kí hiệu hoá học, tên nguyên tố, nguyên tử khối trung bình (đôi khi cả độ âm điện, cấu hình electron).

Ví dụ ô số $11$ là sodium: $Z = 11$, kí hiệu $\mathrm{Na}$, nguyên tử khối $23$.

Chu kì là dãy nguyên tố có cùng số lớp electron, xếp theo $Z$ tăng dần từ kim loại kiềm đến khí hiếm (riêng chu kì 1 từ hydrogen đến helium). Số thứ tự chu kì bằng số lớp electron.

Số nguyên tố của chu kì bằng tổng số electron tối đa của các phân lớp được điền trong chu kì đó. Chu kì 4: $4s$ (2) $+$ $3d$ (10) $+$ $4p$ (6) $= 18$. Chu kì 6: $6s$ (2) $+$ $4f$ (14) $+$ $5d$ (10) $+$ $6p$ (6) $= 32$. Chu kì 1, 2, 3 gọi là chu kì nhỏ, các chu kì còn lại là chu kì lớn. Chu kì 7 chưa đầy đủ về mặt lịch sử, nhưng hiện nay bảng đã có đủ $118$ nguyên tố.

Bảng có 18 cột, chia thành nhóm A và nhóm B.

• Nhóm A: gồm các nguyên tố $s$ và $p$, đánh số $\mathrm{IA}$ đến $\mathrm{VIIIA}$. Số thứ tự nhóm A bằng số electron lớp ngoài cùng (trừ helium có $2$ electron nhưng vẫn xếp vào $\mathrm{VIIIA}$ vì là khí hiếm).
• Nhóm B: gồm các nguyên tố $d$ và $f$ (kim loại chuyển tiếp), từ $\mathrm{IIIB}$ đến $\mathrm{VIIIB}$, rồi $\mathrm{IB}$, $\mathrm{IIB}$. Nhóm $\mathrm{VIIIB}$ chiếm ba cột, nên nhóm B có $10$ cột. Tổng số cột: $8 + 10 = 18$.
• Các nguyên tố cùng nhóm A có cùng số electron lớp ngoài cùng nên tính chất hoá học giống nhau. Tên riêng thường dùng: $\mathrm{IA}$ kim loại kiềm (không kể hydrogen), $\mathrm{IIA}$ kim loại kiềm thổ, $\mathrm{VIIA}$ halogen, $\mathrm{VIIIA}$ khí hiếm.

Nguyên tố được chia theo phân lớp mà electron cuối cùng điền vào:

Họ lanthanide ($Z = 57$ đến $71$) và actinide ($Z = 89$ đến $103$) được tách ra thành hai hàng nằm dưới bảng cho bảng gọn; nếu để nguyên tại chu kì 6 và 7 thì bảng sẽ rộng $32$ cột.

Theo vị trí: nguyên tố nhóm $\mathrm{IA}$, $\mathrm{IIA}$, $\mathrm{IIIA}$ (trừ B), toàn bộ nhóm B, lanthanide, actinide là kim loại; nhóm $\mathrm{VA}$ đến $\mathrm{VIIA}$ phần lớn là phi kim; nhóm $\mathrm{VIIIA}$ là khí hiếm. Ranh giới là đường "bậc thang" chạy chéo từ boron xuống astatine, ở sát đường này có các bán kim như silicon, germanium. Hydrogen đứng ở nhóm $\mathrm{IA}$ nhưng là phi kim.