Keemiliste elementide perioodilisussüsteem

Süsteemi ülesehitus

Elementide järjekorra tabelis määrab aatomnumber. Elemendi kuuluvuse perioodi määrab elektronkihtide arv ja kuuluvuse rühma elektronide arv väliselektronkihis (õieti valentselektronide arv). 
Keemiliste omaduste alusel rühmitatakse elemente metallideks, poolmetallideks, mittemetallideks, leelismetallideks, leelismuldmetallideks, halogeenideks, väärisgaasideks, lantanoidideks, aktinoidideks. 
Elektronkonfiguratsiooni alusel jagatakse tabel s- p-, d- ja f-plokiks vastavalt sellele, millisel orbitaalil paikneb suurima energiaga elektron.

Rühmad

Tabeli veerud moodustavad 18 rühma. Rahvusvaheline Puhta Keemia ja Rakenduskeemia Liit soovitab rühmade tähistamiseks kasutada numeratsiooni 1 kuni 18. Varem on olnud rohkem levinud tähistamine rooma numbritega I kuni VIII ning jagamine pea- ja kõrvalalarühmadeks.
Samasse rühma kuuluvatel elementidel on ühesugune elektronkonfiguratsioon ja seega ka sarnased keemilised omadused.

1. ehk IA-rühm

Kõik esimese rühma elemendid peale vesiniku on leelismetallid. Nad on kõige aktiivsemad (kõige elektropositiivsemad) metallid. Nende väliselektronkihil on üks elektron; kuuluvad s-plokki. Nende oksüdatsiooniaste ühendites on I. Frantsium on neist ainuke, millel puuduvad stabiilsed isotoobid.

2. ehk IIA-rühm

Teise rühma elemente alates kaltsiumist nimetatakse leelismuldmetallideks; need kuuluvad s-plokki; väliskihil on kaks elektroni, oksüdatsiooniaste ühendites on II.

3. ehk IIIB-rühm, ka skandiumirühm

Kolmandasse rühma kuuluvad ka tabeli alla paigutatud lantanoidid ja aktinoidid. Kõiki peale aktinoidide nimetatakse haruldasteks muldmetallideks.

4. ehk IVB-rühm, ka titaanirühm

Neljanda rühma elemendid kuuluvad d-plokki, väliskihil on kaks elektroni, tavalisim oksüdatsiooniaste ühendites on IV.

5. ehk VB-rühm, ka vanaadiumirühm

Viienda rühma elemendid kuuluvad d-plokki.

6. ehk VIB-rühm, ka kroomirühm

Kuuenda rühma elemendid kuuluvad d-plokki. Neil on kuus valentselektroni.

7. ehk VIIB-rühm, ka mangaanirühm

Seitsmenda rühma elemendid kuuluvad d-plokki; väliselektronkihtide konfiguratsioon on d⁵s².

8. ehk VIIIB-rühm, ka rauarühm

Kaheksanda rühma elemendid kuuluvad d-plokki. Neil on kaheksa valentselektroni.

12. ehk IIB-rühm, ka tsingirühm

Elemendid kuuluvad d-plokki, väliselektronkihtide konfiguratsioon on d¹⁰s², oksüdatsiooniaste ühendites on peamiselt II.

13. ehk IIIA-rühm, ka boorirühm

Elemendid kuuluvad p-plokki, väliselektronkihtide konfiguratsioon on s²p¹, oksüdatsiooniaste ühendites on peamiselt III.

14. ehk IVA-rühm, ka süsinikurühm

Elemendid kuuluvad p-plokk, väliselektronkihtide konfiguratsioon on s²p².

15. ehk VA-rühm, ka lämmastikurühm

Elemendid kuuluvad p-plokk, väliselektronkihtide konfiguratsioon on s²p³.

16. ehk VIA-rühm, ka hapnikurühm, kalkogeenid

Elemendid kuuluvad p-plokk, väliselektronkihtide konfiguratsioon on s²p⁴.

17. ehk VIIA-rühm, halogeenid

17. rühma kuuluvad elemendid on aktiivseimad mittemetallid. Need kuuluvad p-plokki, väliselektronkihtide konfiguratsioon on s²p⁵.

18. ehk VIIIA-rühm, väärisgaasid

18. rühma moodustavad kõige vähem aktiivsed elemendid, väliselektronkihtide konfiguratsioon on s²p⁶.

Mitteperioodiliselt muutuvad omadused

Et elemendid on järjestatud aatomnumbri järgi, on tabelis paremal ja all asuvate elementide tuumalaeng, seega ka prootonite ja elektronide arv aatomis ning aatommass, kasvavalt suurenev.

Ajalugu

Ürg- või algainetest kui aine koostisosadest rääkisid juba presokraatikud. Thales Mileetosest pidas kõige algeks vett, Anaximenes õhku, Herakleitos omakorda tuld, millest tekkis nii vesi kui ka maa. Empedokles väitis, et kogu olev koosneb neljast "juurest" (mida hiljem hakati nimetama elementideks): veest, maast, õhust ja tulest. Need ei teki ega kao, kuid omavahel segunedes moodustavad kõik muu.
Aristoteles arendas nelja elemendi süsteemi edasi ning lisas sinna eetri. See süsteem kujundas inimeste maailmapilti mitmesaja aasta jooksul. 
Keskajal kasvas elementide arv seitsmeni, kui alkeemikud lisasid lahustuvuse elemendina soola, metallilisuse elemendina elavhõbeda ja põlevuse elemendina väävli.
Aastal 1661 võttis iiri keemik Robert Boyle oma teoses "The Sceptical Chymist" kasutusele keemilise elemendi mõiste, pidades silmas aineid, mida polnud võimalik lihtsamateks aineteks lahutada. Teda võib pidada keemia kui teaduse rajajaks.
Aastal 1789 koostas Antoine Lavoisier tabeli, kuhu paigutas 33 elementi, kuid ka muu hulgas mõned oksiidid ja soolad, samuti valguse ja soojuse.
Pärast seda, kui John Dalton oli 1808. aastal võtnud kasutusele aatommassi mõiste, tehti ka esimesed katsed elemente selle alusel süstematiseerida. Aastal 1828 koostas rootsi keemik Jöns Jakob Berzelius elementide aatommasside tabeli, kus jagas elemendid metallideks ja mittemetallideks. Tema võttis kasutusele ka tänapäeval tuntud keemilised sümbolid. Aasta hiljem jagas saksa keemik Johann Wolfgang Döbereiner elemendid omaduste põhjal triaadideks. Näiteks moodustasid triaadi kaltsium, strontsium ja baarium; kloor, broom ja jood; liitium, naatrium ja kaalium; räni, seleen ja telluur). Leopold Gmelin kaasas süsteemi ka liitained, järjestades need suurima aatommassiga koostisosa järgi.
Prantsuse geoloog Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois reastas aastal 1862 elemendid ja mõned liitained spiraalselt ümber silindri ja märkas sarnasust kohakuti olevate elementide omaduste vahel.
1860. aastatel oli avastatud üle 60 elemendi ning tundus, et keemilisi ühendeid on lugematu arv. Aastal 1864 järjestas inglise keemik John Alexander Reina Newlands elemendid nende aatommassi järgi ning avastas keemiliste omaduste sarnasuse esimese ja üheksanda, teise ja kümnenda jne elemendi vahel. Ta sõnastas 1865. aastal selle põhjal nn oktavite seaduse, mille ebatäiuslikkuse põhjuseks ta ise pidas asjaolu, et osa elemente oli avastamata. Tema avastust ei võetud tõsiselt enne, kui Mendelejev avastas samasuguse seaduspärasuse. Aastal 1864 jagas Lothar Meyer 28 elementi valentsi alusel kuueks rühmaks ning vaid mõni kuu pärast Mendelejevi tabeli avaldamist esitas ta praktiliselt samasuguse tabeli.
Aastal 1869 paigutas vene keemik Dmitri Mendelejev keemilised elemendid tabelisse vastavalt nende aatommassile ja keemilistele omadustele. Ta jättis tabelisse tühjad kohad ning ennustas õigesti, et varem või hiljem avastatakse elemendid, millega need lüngad täita. Juba 1875. aastal avastati üks tema ennustatud elementidest – gallium. Peagi avastati ka skandium ja germaanium.
William Ramsay lisas tabelisse väärisgaasid, mille jaoks Mendelejev ei olnud kohta ette näinud.
Alles hilisemate avastuste põhjal selgus, et kuigi aatommass on seotud prootonite arvuga aatomituumas, on õigem järjestada elemendid prootonite arvu järgi. Esmakordselt pakkus idee aatomituuma laengu ja elemendi järjenumbri samasusest välja hollandi amatöörfüüsik Antonius van den Broek. Ta esitas oma hüpoteesi 1911. aastal. Aastal 1913 kinnitas inglise füüsik Henry Moseley röntgenspektroskoopia abil, et see väide tõepoolest kehtib. Keemiliste elementide perioodilisustabeli järjenumbrid on keemilise elemendi aatomi tuumas sisalduvate prootonite arvud, mis määravad aatomituuma elektrilaengu, aatomnumbrid. Selle alusel muutis Moseley elementide järjekorda tabelis, parandas selle anomaaliad. Ka see, et elemendi keemilised omadused on seotud väliskihi elektronide (valentselektronide) arvuga (oktetireegel), selgus hiljem.
Viimase suurema muudatuse tegi tabelis rootsi päritolu USA keemik Glenn Theodore Seaborg, kes lisas 1940. aastal aktinoidid.
Detsembris 2010 teatas IUPAC, et vähemalt kahe stabiilse isotoobiga elementide aatommassi esitusviisi tabelis muudetakse ning senise eri isotoopide aatommasside kaalutud keskmise asemel esitatakse aatommass edaspidi vahemikuna (näiteks süsiniku puhul [12,0096; 12,0116]). Muudatus puudutab kümmet elementi: vesinikku, liitiumi, boori, süsinikku, lämmastikku, hapnikku, räni, väävlit, kloori ja talliumit.