Perioodilised trendid
Perioodilised trendid tekivad sellest, kuidas tuumalaeng, varjestus, orbitaalide läbitungivus ja hõivatud põhikiht muutuvad üle perioodilisustabeli. Nooled tabelil on kasulikud, kuid nad ei ole loodusseadused: alamkihtide täitumine, elektronide paaristumine ning d- ja f-elektronide nõrk varjestus tekitavad sisulisi erandeid.
Visuaalne mudel
Interaktiivne mudel
Efektiivne tuumalaeng
Välisele elektronile ei mõju palja tuuma laeng +Ze, sest teised elektronid varjestavad osa tõmbest. Kvalitatiivne suurus Z_eff kirjeldab netotõmmet. Sama perioodi jooksul Z kasvab iga elemendiga, samasse põhikihti lisatud elektronid aga ei varjesta üksteist täielikult.
Seetõttu suureneb valentselektronide kogetav efektiivne tuumalaeng üldiselt vasakult paremale. s-orbitaalid tungivad tuuma lähedale tugevamalt kui sama n p-, d- ja f-orbitaalid, mistõttu varjestust ei saa seletada ainult kihtide arvuga.
Aatomiraadius
Perioodi jooksul tõmbab kasvav Z_eff sama põhikihi elektronpilve üldiselt sissepoole ja aatomiraadius väheneb. Rühmas allapoole liikudes lisandub uus hõivatud põhikiht ning aatom muutub tavaliselt suuremaks, isegi kui tuumalaeng kasvab.
Siirdemetallides on muutus laugem, sest lisanduvad d-elektronid varjestavad osa kasvavast tuumalaengust. Lantaniidide 4f elektronid varjestavad kehvasti ja põhjustavad lantaniidide kontraktsiooni, mis mõjutab ka järgmise rea elemente.
Ionisatsioonienergia
Esimene ionisatsioonienergia on energia, mis kulub ühe elektroni eemaldamiseks gaasilisest põhioleku aatomist. Tugevam netotõmme ja väiksem kaugus muudavad eemaldamise raskemaks, seega suureneb väärtus üle perioodi üldjoontes ning väheneb rühmas allapoole.
Tegelik muster sisaldab erandeid. Mg ja Al erinevus peegeldab 3s ja 3p alamkihtide energiat; P ja S erinevuses mängib rolli 3p elektronide paaristumine. Erand ei lükka trendi ümber, vaid paljastab selle mikroskoopilise põhjuse.
Elektronegatiivsus ja elektronafiinsus
Elektronegatiivsus kirjeldab seotud aatomi võimet tõmmata sideme elektrontihedust enda poole ning kasvab üldiselt paremale ja üles. See ei ole sama suurus kui ionisatsioonienergia ega gaasifaasi elektronafiinsus, kuigi kõiki mõjutab elektrooniline struktuur.
Fluor on Paulingi skaalal kõige elektronegatiivsem. Elektronafiinsuse muster on ebaühtlasem, sest lisatav elektron võib sattuda kõrgema energiaga alamkihti või sundida juba hõivatud orbitaalis paaristuma.
Iooniraadius ja isoelektroonilised jadad
Katoodi moodustumisel väheneb elektron-elektron tõuge ja mõnikord kaob terve väliskiht, mistõttu katioon on tavaliselt neutraalsest aatomist väiksem. Aniooni lisandunud elektron suurendab samas valentspiirkonnas tõuget ja anioon on tavaliselt suurem.
Kui osakestel on sama elektronide arv, saab tuumalaengu mõju eriti selgelt võrrelda. O²⁻, F⁻, Ne, Na⁺ ja Mg²⁺ sisaldavad kõik 10 elektroni; suurem Z tõmbab sama elektronhulka tugevamalt kokku, nii et raadius väheneb selles järjestuses.
Ülesanded
Isoelektrooniline jada
Järjesta O²⁻, F⁻, Ne ja Na⁺ suuruse järgi suurimast väiksemani.
Lahendus: Kõigil on 10 elektroni. Z kasvab 8 → 11, seega O²⁻ > F⁻ > Ne > Na⁺.
Mg ja Al
Miks võib Al esimene ionisatsioonienergia olla Mg-st väiksem, kuigi Al asub paremal?
Lahendus: Al-st eemaldatakse 3p elektron, mis on kõrgema energiaga ja vähem läbistav kui Mg 3s elektron.
Rühmas allapoole
Miks aatomiraadius rühmas tavaliselt suureneb?
Lahendus: Lisandub uus hõivatud põhikiht; suurem orbitaalne ulatus ja varjestus kaaluvad tavaliselt tuumalaengu kasvu üle.