Tabel periodik
Persamaan relativistik Dirac menghadapi masalah untuk unsur-unsur lebih dari 137 proton. Untuk unsur semacam ini, fungsi gelombang kondisi dasar Dirac adalah berosilasi, dan tidak ada celah antara spektra energi positif dan negatif, seperti dalam paradoks Klein. Kalkulasi yang lebih akurat memperhitungkan pengaruh ukuran terbatas pada inti atom yang menandakan bahwa ikatan energi pertama
melebihi batasan yang dimungkinkan untuk unsur-unsur lebih dari 173 proton. Untuk unsur-unsur yang lebih berat, jika orbital terdalam (1s) tidak terisi, medan listrik inti akan menarik elektron keluar ruang hampa, yang menghasilkan emisi positron spontan. Meski demikian, hal ini tidak terjadi jika orbital terdalam terisi, sehingga unsur 173 bukanlah akhir dari tabel periodik.
Jika mengikuti konfigurasi elektron, hidrogen (konfigurasi elektron 1s1) dan helium (1s2) seharusnya terletak di golongan 1 dan 2, di atas litium ([He]2s1) dan berilium ([He]2s2). Namun, penempatan tersebut jarang digunakan di luar konteks konfigurasi elektron: Ketika gas mulia (yang kemudian disebut "gas inert") pertama kali diketemukan sekitar tahun 1900, mereka dikenal sebagai "golongan
0", merefleksikan tidak adanya reaktivitas kimia unsur-unsur ini yang diketahui pada saat itu, dan helium diletakkan di puncak golongan, karena memiliki ke-inert-an yang sama dengan seluruh golongan tersebut. Oleh karena golongan berubah penomoran formalnya, kebanyakan penulis tetap meletakkan helium tepat di atas neon, dalam golongan 18; salah satunya adalah tabel IUPAC yang berlaku saat ini.
Sifat-sifat kimia hidrogen tidak terlalu dekat dengan logam-logam alkali, yang menempati golongan 1, dan berdasarkan hal tersebut, terkadang hidrogen diletakkan di tempat lain: alternatif yang paling umum adalah di golongan 17; salah satu faktor pertimbangannya adalah sifat hidrogen yang nonlogam monovalen, dan bahwa fluor (unsur yang terletak di puncak golongan 17) juga nonlogam monovalen. Terkadang,
untuk menunjukkan bahwa hidrogen memiliki sifat-sifat baik seperti logam alkali maupun halogen, hidrogen ditampilkan dalam dua kolom sekaligus. Cara penyajian lain adalah meletakkan hidrogen di atsa karbon dalam golongan 14: dengan meletakkannya sedemikian, sangat cocok dengan kecenderungan kenaikan nilai potensial ionisasi dan afinitas elektron, dan tidak terlalu menyimpang dari tren
elektronegativitas. Terakhir, hidrogen kadang diletakkan terpisah dari golongan manapun; hal ini berdasarkan sifat-sifat hidrogen yang sangat berbeda dari golongan manapun: tidak seperti hidrogen, unsur golongan 1 lainnya menunjukkan sifat yang sangat logam; unsur-unsur golongan 17 umumnya membentuk garam (oleh sebab itu ada istilah "halogen"); unsur-unsur golongan lainnya menunjukkan sifat
kimia multivalen. Unsur periode 1 lainnya, helium, terkadang juga diletakkan terpisah dari golongan manapun. Sifat-sifat yang membedakan helium dengan gas mulia lainnya (meskipun sifat inert helium sangat dekat dengan neon dan argon) adalah bahwa dalam kulit elektron tertutupnya, helium hanya memiliki dua elektron pada orbital terluarnya, sementara gas mulia lainnya memiliki delapan elektron.
Definisi logam transisi, seperti diberikan oleh IUPAC, adalah unsur yang atomnya mempunyai sub-kulit d tak lengkap, atau yang dapat mengalami kenaikan tingkat oksidasi menjadi kation sehingga sub-kulit d menjadi tak lengkap. Berdasarkan definisi ini, seluruh unsur dalam golongan 3-11 adalah logam transisi. Definisi IUPAC menyebabkan golongan 12, antara lain seng, kadmium dan raksa, harus keluar dari kategori logam transisi.
Beberapa kimiawan memperlakukan kategori "unsur blok-d" dan "logam transisi" secara bergantian, sehingga golongan 3-12 termasuk dalam logam transisi. Dalam hal ini, unsur-unsur golongan 12 diperlakukan sebagai kasus khusus dari logam transisi yang mana elektron-elektron d nya tidak biasa terlibat dalam ikatan kimia. Penemuan baru-baru ini yang mengungkapkan raksa dapat menggunakan
elektron d nya dalam pembentukan raksa (IV) fluorida (HgF4) telah mendorong beberapa komentator untuk menyarankan agar raksa dapat diterima sebagai logam transisi. Komentator lain, seperti Jensen, telah berargumentasi bahwa pembentukan senyawa seperti HgF4 hanya dapat terjadi di bawah kondisi abnormal. Oleh karenanya, raksa tidak dapat diterima sebagai logam transisi berdasarkan interpretasi apapun dalam istilah makna ilmiah umum.
Kimiawan lainnya lebih jauh mengeluarkan unsur-unsur golongan 3 dari definisi logam transisi. Mereka melakukannya berdasarkan bahwa unsur-unsur golongan 3 tidak membentuk ion apapun dengan kulit d sebagian terisi, dan oleh karenanya tidak menunjukkan karakteristik kimia logam transisi. Dalam kasus ini, hanya golongan 4-11 yang diterima sebagai logam transisi.
Meskipun skandium dan itrium adalah dua unsur pertama pada golongan 3 identitas dua unsur berikutnya belum dituntaskan. Mereka adalah lantanum dan aktinium; atau lutetium dan lawrencium. Ada argumen kimia dan fisika yang kuat yang mendukung penyusunan terakhir tetapi tidak semua penulis telah diyakinkan. Kebanyakan kimiawan tidak menyadari bahwa ada kontroversi.
HydrogenHeliumLithiumBerylliumBoronCarbonNitrogenOxygenFluorineNeonSodiumMagnesiumAluminiumSiliconPhosphorusSulfurChlorineArgonPotassiumCalciumScandiumTitaniumVanadiumChromiumManganeseIronCobaltNickelCopperZincGalliumGermaniumArsenicSeleniumBromineKryptonRubidiumStrontiumYttriumZirconiumNiobiumMolybdenumTechnetiumRutheniumRhodiumPalladiumSilverCadmiumIndiumTinAntimonyTelluriumIodineXen
onCaesiumBariumLanthanumCeriumPraseodymiumNeodymiumPromethiumSamariumEuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumLutetiumHafniumTantalumTungstenRheniumOsmiumIridiumPlatinumGoldMercury (element)
ThalliumLeadBismuthPoloniumAstatineRadonFranciumRadiumActiniumThoriumProtactiniumUraniumNeptuniumPlutoniumAmericiumCuriumBerkeliumCaliforniumEinsteiniumFermiumMendeleviumNobeliumLawrenciumRutherfordiumDubniumSeaborgiumBohriumHassiumMeitneriumDarmstadtiumRoentgeniumCoperniciumNihoniumFleroviumMoscoviumLivermoriumTennessineOganesson
Telah dikemukakan bahwa tata letak ini berasal dari tahun 1940-an, dengan munculnya tabel periodik berdasarkan konfigurasi elektron unsur-unsurnya dan gagasan elektron pembeda. Konfigurasi sesium, barium dan lantanum adalah [Xe]6s1, [Xe]6s2 dan [Xe]5d16s2. Lantanum memiliki elektron pembeda 5 d dan ini memapankannya "pantas berada dalam golongan 3 sebagai
anggota pertama blok-d untuk periode 6." Satu set konfigurasi elektron yang konsisten selanjutnya terlihat dalam golongan 3: skandium [Ar] 3d14s2, itrium [Kr] 4d15s2 dan lantanum [Xe] 5d16s2. Masih dalam periode 6, iterbium memiliki konfigurasi elektron [Xe]4f135d16s2 dan lutetium [Xe]4f145d16s2, "menghasilkan elektron pembeda 4 f untuk lutetium dan menegaskan ia sebagai anggota terakhir blok-f untuk periode 6."
HydrogenHeliumLithiumBerylliumBoronCarbonNitrogenOxygenFluorineNeonSodiumMagnesiumAluminiumSiliconPhosphorusSulfurChlorineArgonPotassiumCalciumScandiumTitaniumVanadiumChromiumManganeseIronCobaltNickelCopperZincGalliumGermaniumArsenicSeleniumBromineKryptonRubidiumStrontiumYttriumZirconiumNiobiumMolybdenumTechnetiumRutheniumRhodiumPalladiumSilverCadmiumIndiumTinAntimonyTelluriumIodineXen
onCaesiumBariumLanthanumCeriumPraseodymiumNeodymiumPromethiumSamariumEuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumLutetiumHafniumTantalumTungstenRheniumOsmiumIridiumPlatinumGoldMercury (element)
ThalliumLeadBismuthPoloniumAstatineRadonFranciumRadiumActiniumThoriumProtactiniumUraniumNeptuniumPlutoniumAmericiumCuriumBerkeliumCaliforniumEinsteiniumFermiumMendeleviumNobeliumLawrenciumRutherfordiumDubniumSeaborgiumBohriumHassiumMeitneriumDarmstadtiumRoentgeniumCoperniciumNihoniumFleroviumMoscoviumLivermoriumTennessineOganesson