Quelltext der Seite Periodensystem

Das '''Periodensystem''' (Langfassung '''Periodensystem der Elemente''', abgekürzt '''PSE''' oder '''PSdE''') ist eine Liste aller [[Chemisches Element|chemischen Elemente]], geordnet nach steigender [[Kernladung]] ([[Ordnungszahl]]). Die Liste wird so in Zeilen ''(Perioden)'' unterteilt, dass in jeder Spalte ''(Hauptgruppe/Nebengruppe)'' der so entstehenden Tabelle Elemente mit ähnlichen [[Stoffeigenschaft#Chemische Stoffeigenschaften|chemischen Eigenschaften]] stehen. Der Name ''Periodensystem'' (von {{grcS|περίοδος|períodos|prefix=nein|de=Umgang, Umlauf, Kreislauf}})<ref name="PapeSengebusch" /><ref name="Wendt" /> weist darauf hin, dass sich mit ansteigender Ordnungszahl viele Eigenschaften der Elemente regelmäßig wiederholen.

[[Datei:Periodensystem Einfach.svg|mini|hochkant=2.7|Periodensystem der Elemente, mit den [[Ordnungszahl]]en, [[Elementsymbol]]en und Elementnamen, Angaben zur [[#Atommassen|Atommasse]], [[Dichte]] und [[#Elektronegativität|Elektronegativität]] sowie mit farblich markierten Elementkategorien.]]
Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von zwei Chemikern vorgestellt, zunächst von dem Russen [[Dmitri Iwanowitsch Mendelejew|Dmitri Mendelejew]] und wenige Monate später von dem Deutschen [[Lothar Meyer]]. Historisch war das Periodensystem für die Vorhersage unentdeckter Elemente und deren Eigenschaften von Bedeutung, da die Eigenschaften eines Elements näherungsweise vorhergesagt werden können, wenn die Eigenschaften der umgebenden Elemente im Periodensystem bekannt sind. Heute dient es vor allem als übersichtliches Organisationsschema der Elemente und zur Ermittlung möglicher [[Chemische Reaktion|chemischer Reaktionen]].

== Periodensystem ==
=== Aufbau ===
Ein Periodensystem ist eine systematische tabellarische Zusammenstellung der chemischen Elemente, in der die Elemente nach zwei Prinzipien angeordnet sind: Sie sind einerseits nach ansteigender [[Ordnungszahl]] (also der für jedes Element eindeutigen und charakteristischen Anzahl der [[Proton]]en im [[Atomkern]]) angeordnet. Andererseits ist die Darstellung so gewählt, dass Elemente mit ähnlichem chemischen Verhalten nahe zusammen stehen. Mit ansteigender Ordnungszahl ähneln sich die Eigenschaften der Elemente in gleichmäßigen, wenn auch unterschiedlich langen periodischen Abständen.<ref name="Scerri_PS_16" /> Die Bezeichnung „Periodensystem“ weist darauf hin, dass diese Periodizitäten durch die gewählte Anordnung der Elemente dargestellt werden.

=== Darstellung ===
[[Datei:Periodensystem newdraft.svg|mini|hochkant=2.7|Die mittellange Form des Periodensystems: Ein Teil der beiden letzten Perioden ist aus Platzgründen unterhalb des Hauptsystems angeordnet.]]
Es gibt verschiedene Varianten von Periodensystemen. Die bekannteste Darstellung ordnet die Elemente unter Berücksichtigung der Periodizitäten in einem zweidimensionalen tabellarischen Gitterraster an, in dem jedem Element ein Gitterkästchen entspricht. Die waagerechten Zeilen der Darstellung werden als [[Periode des Periodensystems|Perioden]] bezeichnet, die senkrechten Spalten als [[Gruppe des Periodensystems|Gruppen]].

Innerhalb jeder Periode nimmt die Ordnungszahl der Elemente von links nach rechts zu. Die Zeilenumbrüche sind so gewählt, dass chemisch ähnliche Elemente jeweils in derselben Spalte (Gruppe) stehen. Die Elemente einer Gruppe weisen also ähnliches chemisches Verhalten auf. So steht zum Beispiel in der letzten Spalte die Gruppe der chemisch trägen [[Edelgase]], in der vorletzten Spalte die Gruppe der reaktionsfreudigen [[Halogene]].

Die Perioden weisen unterschiedliche Längen auf. Die erste Periode umfasst nur <abbr title="2&#8239;·&#8239;1² Elemente">2&nbsp;Elemente</abbr>. Es folgen zwei Perioden mit je <abbr title="2&#8239;·&#8239;2² Elemente">8&nbsp;Elementen</abbr>, zwei weitere Perioden mit je <abbr title="2&#8239;·&#8239;3² Elemente">18&nbsp;Elementen</abbr> und schließlich zwei Perioden mit je <abbr title="2&#8239;·&#8239;4² Elemente">32&nbsp;Elementen</abbr>.

Die [[#Langperiodensystem|Langform]] des Periodensystems, in der die beiden letzten Perioden als durchgehende Zeilen dargestellt werden, ist wegen der benötigten Breite der Darstellung oft ungünstig. In der meistens benutzten mittellangen Form<ref name="Scerri_PS_10" /> sind aus diesen Perioden herausgeschnittene Elementgruppen platzsparend unterhalb des Hauptsystems dargestellt. In dieser Form besitzt das Periodensystem 7&nbsp;Perioden und 18&nbsp;Gruppen. Es gibt auch eine noch kompaktere, aber heutzutage nur selten verwendete [[#Beziehungen zwischen Haupt- und Nebengruppen|Kurzform des Periodensystems]].

=== Informationsinhalt ===
Üblicherweise sind die Elemente mit ihrer Ordnungszahl und ihrem [[Elementsymbol]] aufgeführt.<ref name="HoWi 2016" /> Je nach Anwendungszweck können weitere Informationen zum Element wie beispielsweise vollständiger Name, Masse, Schmelztemperatur, Dichte und Aggregatzustand angegeben sein. Etwaige Angaben zu „Schalen“ beziehen sich auf das [[Schalenmodell (Atomphysik)|Schalenmodell der Atomphysik]]. Oft werden farbliche Kodierungen benutzt, um unterschiedliche Eigenschaften darzustellen, beispielsweise die Zugehörigkeit zu den [[Metalle]]n, [[Halbmetalle]]n oder [[Nichtmetalle]]n.

Die Besonderheit des Periodensystems gegenüber einer bloßen tabellarischen Auflistung von Element-Eigenschaften liegt jedoch in der Information über die Beziehungen der Elemente untereinander, die sich aus der Platzierung der betreffenden Elemente ergibt. Die Zugehörigkeit eines Elements zu einer bestimmten Gruppe lässt sofort auf die wesentlichen chemischen Charakteristiken des Elements schließen, wie etwa seine Reaktionsfreudigkeit oder bevorzugte Bindungspartner. Die Positionierung innerhalb des Gesamtsystems erlaubt Rückschlüsse bezüglich derjenigen Eigenschaften, die einen systematischen Trend im Periodensystem aufweisen, wie etwa die [[Ionisierungsenergie]].

=== Umfang ===
Mit der bisher letzten Erweiterung des Periodensystems im Jahre 2015 sind nun die Elemente 1 ([[Wasserstoff]]) bis 118 ([[Oganesson]]) lückenlos entdeckt oder erzeugt und beschrieben.<ref name="BBCFourElementsAdded" /><ref name="StFleur" /> In der Natur kommen die Elemente der Ordnungszahlen 1 bis 94 vor, wobei [[Technetium]] ([[Ordnungszahl|OZ]] 43), [[Promethium]] (61), [[Astat]] (85), [[Neptunium]] (93) und [[Plutonium]] (94) in so geringen Mengen natürlich vorkommen, dass sie zuerst künstlich erzeugt und beschrieben wurden.<ref name="Koelzer" /> Von diesen 94 natürlichen Elementen sind 83 [[Primordiales Nuklid|primordial]], existieren also seit der Entstehung der Erde. Die ursprünglichen Bestände der übrigen 11 sind wegen ihrer geringeren [[Halbwertszeit]]en längst zerfallen, sie werden aber durch radioaktive Zerfälle in den natürlichen [[Zerfallsreihe]]n der primordialen Elemente ständig neu gebildet.<ref name="emsley" />

Die Elemente der Ordnungszahlen 95 bis 118 wurden ausschließlich künstlich erzeugt.<ref name="emsley" /> Die zuletzt entdeckten Elemente 113, 115, 117 und 118 wurden am 30. Dezember 2015 von der [[IUPAC]] (International Union of Pure and Applied Chemistry) bestätigt, womit nun auch die siebte Periode des Periodensystems vollständig ist.<ref name="iupac-117118" />

Bilder der jeweiligen Elemente finden sich in der [[Bildtafel der chemischen Elemente]].

== Atombau ==
=== Struktur eines Atoms ===
Alle [[Substanz#Naturwissenschaften|Substanzen]] sind aus [[Atom]]en aufgebaut. Ein Atom besteht aus [[Proton]]en und [[Neutron]]en, die den [[Atomkern]] bilden, und aus [[Elektron]]en, die als [[Atomhülle|Elektronenhülle]] den Atomkern umgeben. Die Protonen tragen jeweils eine positive und die Elektronen eine negative [[Elementarladung]], so dass die Anzahl der Elektronen in der Elektronenhülle gleich der Anzahl der Protonen im Atomkern sein muss, wenn das Atom elektrisch neutral sein soll. Die Anzahl der Protonen beziehungsweise Elektronen eines elektrisch neutralen Atoms heißt seine „[[Ordnungszahl]]“.

[[Chemische Verbindung]]en sind Substanzen, die aus zwei oder mehr Atomsorten aufgebaut sind. Dabei verbinden sich die Atome zu [[Molekül]]en. Die [[Chemische Bindung|Bindungskräfte]], welche die Atome in einem Molekül zusammenhalten, werden durch elektrische Wechselwirkungen der Elektronen miteinander und mit den Atomkernen vermittelt. Ausschlaggebend für die Eigenschaften der Bindungskräfte sind hauptsächlich die Eigenschaften der im äußeren Bereich der Hülle befindlichen Elektronen, der [[Valenzelektron]]en.

Das chemische Verhalten eines Atoms – beispielsweise seine Neigung, mit bestimmten anderen Atomarten bevorzugt Verbindungen einzugehen – wird also durch die Struktur der Elektronenhülle und insbesondere der Valenzelektronen maßgeblich bestimmt. Diese Struktur ist für eine gegebene Anzahl von Elektronen stets dieselbe, so dass die Ordnungszahl das chemische Verhalten des Atoms bestimmt.

Atome mit gleicher Ordnungszahl und daher gleichem Verhalten bei chemischen Reaktionen werden als [[Chemisches Element|chemische Elemente]] bezeichnet.<ref name="Latscha Mutz" /> Im Periodensystem sind alle existierenden Elemente so angeordnet, dass die aus dem Aufbau der Atome resultierenden Gesetzmäßigkeiten in den chemischen und atomphysikalischen Eigenschaften der Elemente erkennbar werden.

=== Struktur der Elektronenhülle ===
[[Datei:Carbon-atom.jpg|mini|hochkant=1|Schematisches Modell ([[Schalenmodell (Atomphysik)|Schalenmodell]]) des [[Kohlenstoff]]s mit 6 Protonen (blau) und 6 Neutronen (rot) im Atomkern sowie in der Hülle zwei Elektronen auf der ersten Hauptschale und vier in der zweiten Hauptschale.]]
Die Elektronenhülle eines Atoms weist Strukturen auf, die von der [[Quantenmechanik]] untersucht und beschrieben werden. Sie kann in [[Schalenmodell (Atomphysik)|Hauptschalen]]<ref name="HoWi_96" /> unterteilt werden. Jede Hauptschale lässt sich wiederum in Unterschalen<ref name="HoWi_99" /> unterteilen, die aus [[Atomorbital|Orbitalen]]<ref name="HoWi_101" /> bestehen. Der quantenmechanische Zustand, in dem sich ein gegebenes Elektron befindet, wird durch vier [[Quantenzahl]]en beschrieben:<ref name="HoWi_102" /> Die [[Quantenzahl#Hauptquantenzahl|Hauptquantenzahl]], die [[Quantenzahl#Nebenquantenzahl|Nebenquantenzahl]], die [[Quantenzahl#Magnetische Quantenzahl des Bahndrehimpulses|Magnetquantenzahl]] und die [[Quantenzahl#Spinquantenzahl|Spinquantenzahl]].

Die Hauptquantenzahl ''n'' = 1, 2, 3, … nummeriert die Hauptschalen. Alternativ können diese Schalen als ''K''-Schale (für ''n'' = 1), ''L''-Schale (für ''n'' = 2), ''M''-Schale (für ''n'' = 3) und so weiter bezeichnet werden. Der Durchmesser der Hauptschalen nimmt mit steigender Hauptquantenzahl zu.

Eine Hauptschale mit der Hauptquantenzahl ''n'' besitzt ''n'' Unterschalen, die sich in ihrer Nebenquantenzahl unterscheiden. Die Unterschalen werden mit den Buchstaben ''s'', ''p'', ''d'', ''f'' und so weiter bezeichnet<ref name="HoWi_99" /> (die Wahl dieser Buchstaben ist historisch bedingt). Eine gegebene Unterschale in einer bestimmten Hauptschale wird durch ihren Buchstaben mit davorgesetzter Hauptquantenzahl identifiziert, beispielsweise ''2p'' für die ''p''-Unterschale in der ''L''-Schale (''n'' = 2).

Die einzelnen Unterschalen teilen sich in Orbitale, die durch die Magnetquantenzahl unterschieden werden. Jede ''s''-Unterschale enthält ein Orbital, jede ''p''-Unterschale enthält drei Orbitale, jede ''d''-Unterschale enthält fünf Orbitale und jede ''f''-Unterschale enthält sieben Orbitale.<ref name="HoWi_99" />

Die Spinquantenzahl beschreibt die beiden möglichen [[Elektronenspin|Spinausrichtungen]] des Elektrons.

Das [[Pauli-Prinzip|Paulische Ausschließungsprinzip]] besagt, dass keine zwei Elektronen in einem Atom in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen können.<ref name="HoWi_102" /> Zwei Elektronen, die sich in demselben Orbital befinden, stimmen bereits in drei Quantenzahlen überein (nämlich jenen, die dieses Orbital beschreiben). Die beiden Elektronen müssen sich also in der vierten Quantenzahl, ihrer Spinausrichtung, unterscheiden. Damit sind die Variationsmöglichkeiten für die Quantenzahlen in diesem Orbital ausgeschöpft, jedes einzelne Orbital kann also maximal von zwei Elektronen besetzt werden.<ref name="HoWi_102" /> Es ergeben sich für die verschiedenen Schalen daher die folgenden maximalen Elektronenzahlen:

* Die ''K''-Schale (''n'' = 1) weist nur eine Unterschale ''(1s)'' auf und diese nur ein einziges Orbital. Da dieses mit höchstens zwei Elektronen besetzt werden kann, nimmt die ''K''-Schale maximal zwei Elektronen auf.
* Die ''L''-Schale (''n'' = 2) hat zwei Unterschalen ''2s'' und ''2p'', welche aus einem bzw. drei Orbitalen bestehen. Sie kann in ihren insgesamt vier Orbitalen also maximal acht Elektronen aufnehmen.
* Die ''M''-Schale (''n'' = 3) besitzt drei Unterschalen ''3s'', ''3p'' und ''3d'', kann in ihren neun Orbitalen also maximal 18 Elektronen aufnehmen.
* Die ''N''-Schale (''n'' = 4) kann in ihren vier Unterschalen ''4s'' bis ''4f'' maximal 32 Elektronen aufnehmen und so weiter.
Allgemein kann eine Schale mit der Hauptquantenzahl ''n'' insgesamt maximal 2·''n''<sup>2</sup> Elektronen aufnehmen.<ref name="HoWi_97" />

== Systematischer Aufbau des Periodensystems ==
[[Datei:Energieniveau.svg|mini|hochkant=1.8|Schematische Darstellung der Energie-Niveaus der Elektronenhülle]]
Denkt man sich die Atome der verschiedenen Elemente ausgehend vom Wasserstoff der Reihe nach so erzeugt, dass dem Atom ein Proton im Kern und ein Elektron in der Hülle (sowie gegebenenfalls die zur Stabilität des Kerns benötigten Neutronen) hinzugefügt werden, dann erhält man nacheinander die Atome aller Elemente in derselben Reihenfolge wie im Periodensystem.<ref name="HoWi_100f" /> Dabei besetzt das hinzugekommene Elektron stets das energieärmste der noch freien Orbitale („[[Aufbauprinzip]]“). Da sich beim sukzessiven Auffüllen mit dem Beginn jeder neuen Schale das Besetzungsmuster der einzelnen Orbitale wiederholt, wiederholen sich auch die Strukturen der Valenzelektronen und dadurch bedingt die chemischen Eigenschaften der Atome.

=== Perioden ===
Das Periodensystem ist in Zeilen unterteilt, die als Periode bezeichnet werden. Jede Periode endet mit einem [[Edelgase|Edelgas]], es wird dann eine neue Zeile begonnen. Im Allgemeinen steigt die Elektronenenergie mit der Hauptquantenzahl an, so dass das energieärmste freie Orbital für das hinzukommende Elektron meist zur kleinstmöglichen Hauptquantenzahl gehört. Innerhalb einer Hauptschale nimmt die Energie der Unterschalen im Sinne ''s''&nbsp;→&nbsp;''p''&nbsp;→&nbsp;''d''&nbsp;→&nbsp;''f'' zu und ist ab der ''d''-Unterschale sogar höher als die Energie in der ''s''-Unterschale zur nächsthöheren Hauptquantenzahl. Die Hauptschalen überlappen sich also energetisch. Daher können nur die beiden ersten Perioden durch eine bestimmte Hauptquantenzahl ''n''=1 bzw. 2 charakterisiert werden, während ab der 3. Periode zwei oder sogar drei verschiedene Hauptquantenzahlen in derselben Periode auftreten. Dies hat Konsequenzen für den systematischen Aufbau des Periodensystems.

Das nebenstehende Diagramm zeigt eine schematische, nicht-maßstäbliche Darstellung der Energieniveaus in der Elektronenhülle eines schweren Atoms. Die Striche auf der linken Seite symbolisieren die Hauptschalen, die Striche auf der rechten Seite deren Unterschalen. Die Kästchen stellen die Orbitale in jeder Unterschale dar, von denen jedes mit zwei Elektronen („Spin up“ und „Spin down“) belegt werden kann. Ab der Hauptschale ''n''=3 überlappen sich die Unterschalen aufeinanderfolgender Hauptschalen energetisch.

Der besseren Übersicht halber wird im folgenden Text jedem Elementnamen seine Ordnungszahl als Index vorangestellt. Die Farbe der Elementkästchen kennzeichnet die Schale, die gerade aufgefüllt wird.

==== Erste Periode: <sub>1</sub>Wasserstoff bis <sub>2</sub>Helium ====
{{Hauptartikel|Chemische Elemente der ersten Periode}}
{| style="width:17ex; max-width:95%; text-align:center; margin:1em 1em 1em 0;" cellpadding="1" cellspacing="1"
|style="width:33%; background:#FFB3FB; border: 1pt black solid" | 1<br />[[Wasserstoff|H]]
| class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:33%; background:#FFB3FB; border: 1pt black solid" | 2<br />[[Helium|He]]
|-
|colspan="3"| ''1s''-Unterschale
|}

Das einfachste Atom ist das <sub>1</sub>[[Wasserstoff]]-Atom, das ein Proton im Kern und ein Elektron in der Hülle besitzt (es existieren auch [[Isotop]]e [[Deuterium|mit einem]] oder [[Tritium|mit zwei]] Neutronen). Das Elektron befindet sich in der ''K''-Schale, die nur aus der ''s''-Unterschale besteht.

Es folgt das <sub>2</sub>[[Helium]]-Atom mit zwei Protonen (sowie [[Helium-3|einem]] oder zwei Neutronen) und zwei Elektronen. Das hinzugekommene Elektron besetzt den noch freien Platz im einzigen Orbital der ''s''-Unterschale. Damit ist die ''K''-Schale ausgeschöpft und die erste Periode des Periodensystems gefüllt.<ref name="HoWi_327ff" />

==== Zweite Periode: <sub>3</sub>Lithium bis <sub>10</sub>Neon ====
{{Hauptartikel|Chemische Elemente der zweiten Periode}}
{| style="width:50ex; max-width:95%; text-align:center; margin:1em 1em 1em 0;" cellpadding="1" cellspacing="1"
|style="width:11%; background:#8AACDE; border: 1pt black solid" | 3<br />[[Lithium|Li]]
|style="width:11%; background:#8AACDE; border: 1pt black solid" | 4<br />[[Beryllium|Be]]
| class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:11%; background:#8AACDE; border: 1pt black solid" | 5<br />[[Bor|B]]
|style="width:11%; background:#8AACDE; border: 1pt black solid" | 6<br />[[Kohlenstoff|C]]
|style="width:11%; background:#8AACDE; border: 1pt black solid" | 7<br />[[Stickstoff|N]]
|style="width:11%; background:#8AACDE; border: 1pt black solid" | 8<br />[[Sauerstoff|O]]
|style="width:11%; background:#8AACDE; border: 1pt black solid" | 9<br />[[Fluor|F]]
|style="width:11%; background:#8AACDE; border: 1pt black solid" | 10<br />[[Neon|Ne]]
|-
|colspan="2"| ''2s''-
| &nbsp;
|colspan="6"| ''2p''-Unterschale
|}

Mit dem nächsten Elektron beginnt das Auffüllen der ''L''-Schale: <sub>3</sub>[[Lithium]] hat ein Elektron im ''2s''-Orbital, <sub>4</sub>[[Beryllium]] hat ein zweites Elektron im ''2s''-Orbital, das damit vollständig gefüllt ist.

Nun beginnt das Auffüllen der 2''p''-Orbitale: <sub>5</sub>[[Bor]] hat zusätzlich zum gefüllten ''2s''-Orbital ein Elektron im ''2p''-Orbital. Es folgen <sub>6</sub>[[Kohlenstoff]], <sub>7</sub>[[Stickstoff]], <sub>8</sub>[[Sauerstoff]], <sub>9</sub>[[Fluor]] und <sub>10</sub>[[Neon]]. Mit diesen acht Elementen ist auch die ''L''-Schale vollständig gefüllt und die zweite Periode beendet.<ref name="HoWi_327ff" />

==== Dritte Periode: <sub>11</sub>Natrium bis <sub>18</sub>Argon ====
{{Hauptartikel|Chemische Elemente der dritten Periode}}
{| style="width:50ex; max-width:95%; text-align:center; margin:1em 1em 1em 0;" cellpadding="1" cellspacing="1"
|style="width:11%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 11<br />[[Natrium|Na]]
|style="width:11%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 12<br />[[Magnesium|Mg]]
| class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:11%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 13<br />[[Aluminium|Al]]
|style="width:11%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 14<br />[[Silicium|Si]]
|style="width:11%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 15<br />[[Phosphor|P]]
|style="width:11%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 16<br />[[Schwefel|S]]
|style="width:11%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 17<br />[[Chlor|Cl]]
|style="width:11%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 18<br />[[Argon|Ar]]
|-
|colspan="2"| ''3s''-
| &nbsp;
|colspan="6"| ''3p''-Unterschale

|}

Das Auffüllen der ''M''-Schale beginnt mit demselben Muster.<ref name="HoWi_327ff" /> Bei Betrachtung der jeweiligen Konfigurationen der Valenzelektronen wird bereits deutlich, dass beispielsweise das erste Element dieser Periode (<sub>11</sub>Natrium, mit einem Valenzelektron) chemische Ähnlichkeiten mit dem ersten Element der vorhergehenden Periode (<sub>3</sub>Lithium, ebenfalls mit einem Valenzelektron) aufweisen wird.

==== Vierte Periode: <sub>19</sub>Kalium bis <sub>36</sub>Krypton ====
{{Hauptartikel|Chemische Elemente der vierten Periode}}
{| style="width:110ex; max-width:95%; text-align:center; margin:1em 1em 1em 0;" cellpadding="1" cellspacing="1"
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 19<br />[[Kalium|K]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 20<br />[[Calcium|Ca]]
| class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 21<br />[[Scandium|Sc]]
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 22<br />[[Titan (Element)|Ti]]
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 23<br />[[Vanadium|V]]
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 24<br />[[Chrom|Cr]]
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 25<br />[[Mangan|Mn]]
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 26<br />[[Eisen|Fe]]
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 27<br />[[Cobalt|Co]]
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 28<br />[[Nickel|Ni]]
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 29<br />[[Kupfer|Cu]]
|style="width:5%; background:#A9F4FF; border: 1pt black solid" | 30<br />[[Zink|Zn]]
| class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 31<br />[[Gallium|Ga]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 32<br />[[Germanium|Ge]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 33<br />[[Arsen|As]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 34<br />[[Selen|Se]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 35<br />[[Brom|Br]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 36<br />[[Krypton|Kr]]
|-
|colspan="2"| ''4s''-
| &nbsp;
|colspan="10"| ''3d''-Unterschale
| &nbsp;
|colspan="6"| ''4p''-Unterschale
|}

Nach dem achten Element der dritten Periode, dem <sub>18</sub>Argon, kommt es jedoch zu einer Unterbrechung der Regelmäßigkeit. Bis dahin wurden die ''3s''- und ''3p''-Unterschalen der ''M''-Schale aufgefüllt, es sind noch zehn Plätze in deren ''3d''-Unterschale frei. Da jedoch das ''4s''-Orbital der nächsthöheren Schale (''N'', ''n'' = 4) eine geringere Energie besitzt als die ''3d''-Orbitale der ''M''-Schale, wird zunächst dieses ''4s''-Orbital mit zwei Elektronen gefüllt (<sub>19</sub>Kalium, <sub>20</sub>Calcium). Das <sub>19</sub>Kalium besitzt ein Valenzelektron und damit chemische Ähnlichkeit mit <sub>11</sub>Natrium und <sub>3</sub>Lithium. Da das Periodensystem diese und andere Ähnlichkeiten herausstellen soll, wird mit dem <sub>19</sub>Kalium eine neue Periode begonnen.

Erst nach <sub>19</sub>Kalium und <sub>20</sub>Calcium wird die ''3d''-Unterschale der ''M''-Schale gefüllt, dies geschieht vom <sub>21</sub>Scandium bis zum <sub>30</sub>Zink.<ref name="HoWi_1537ff" /> Diese im Periodensystem „eingeschobenen“ Elemente haben alle eine gefüllte ''4s''-Unterschale und unterscheiden sich nur im Füllungsgrad der darunter liegenden ''M''-Schale. Sie weisen daher nur relativ geringe chemische Unterschiede auf, sie gehören zu den „Übergangsmetallen“. Mit dem <sub>30</sub>Zink ist die ''M''-Schale nun vollständig gefüllt, es folgt das weitere Auffüllen der restlichen ''N''-Schale mit den Elementen <sub>31</sub>Gallium bis <sub>36</sub>Krypton.<ref name="HoWi_327ff" />

==== Fünfte Periode: <sub>37</sub>Rubidium bis <sub>54</sub>Xenon ====
{{Hauptartikel|Chemische Elemente der fünften Periode}}
{| style="width:110ex; max-width:95%; text-align:center; margin:1em 1em 1em 0;" cellpadding="1" cellspacing="1"
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 37<br />[[Rubidium|Rb]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 38<br />[[Strontium|Sr]]
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 39<br />[[Yttrium|Y]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 40<br />[[Zirconium|Zr]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 41<br />[[Niob|Nb]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 42<br />[[Molybdän|Mo]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 43<br />[[Technetium|Tc]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 44<br />[[Ruthenium|Ru]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 45<br />[[Rhodium|Rh]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 46<br />[[Palladium|Pd]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 47<br />[[Silber|Ag]]
|style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | 48<br />[[Cadmium|Cd]]
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 49<br />[[Indium|In]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 50<br />[[Zinn|Sn]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 51<br />[[Antimon|Sb]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 52<br />[[Tellur|Te]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 53<br />[[Iod|I]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 54<br />[[Xenon|Xe]]
|-
|colspan="2"| ''5s''-
|colspan="10"| ''4d''-Unterschale
|colspan="6"| ''5p''-Unterschale
|}

Das Auffüllen der ''N''-Schale wird jedoch nach dem <sub>36</sub>Krypton erneut unterbrochen. Mit dem <sub>36</sub>Krypton ist die ''4p''-Unterschale abgeschlossen, und es sind noch die Unterschalen ''4d'' und ''4f'' zu füllen. Abermals hat jedoch die ''s''-Unterschale der nächsthöheren Schale (''O'', ''n = 5'') eine geringere Energie und wird bevorzugt aufgefüllt (<sub>37</sub>Rubidium, <sub>38</sub>Strontium), womit man auch wieder eine neue Periode beginnen lässt. Dann folgen die zehn Übergangsmetalle <sub>39</sub>Yttrium bis <sub>48</sub>Cadmium, mit denen die verbliebene ''4d''-Unterschale gefüllt<ref name="HoWi_1537ff" /> wird und anschließend die sechs Elemente <sub>49</sub>Indium bis <sub>54</sub>Xenon, mit denen die ''5p''-Unterschale gefüllt wird.<ref name="HoWi_1537ff" />

==== Sechste Periode: <sub>55</sub>Cäsium bis <sub>86</sub>Radon ====
{{Hauptartikel|Chemische Elemente der sechsten Periode}}
{| style="width:110ex; max-width:95%; text-align:center; margin:1em 1em 1em 0;" cellpadding="1" cellspacing="1"
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 55<br />[[Caesium|Cs]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 56<br />[[Barium|Ba]]
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 57<br />[[Lanthan|La]]
|rowspan="2" style="width:5%; background:#B6FF81; border: 1pt black solid" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 72<br />[[Hafnium|Hf]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 73<br />[[Tantal|Ta]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 74<br />[[Wolfram|W]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 75<br />[[Rhenium|Re]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 76<br />[[Osmium|Os]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 77<br />[[Iridium|Ir]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 78<br />[[Platin|Pt]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 79<br />[[Gold|Au]]
|style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | 80<br />[[Quecksilber|Hg]]
|rowspan="2" style="width:5%;" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 81<br />[[Thallium|Tl]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 82<br />[[Blei|Pb]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 83<br />[[Bismut|Bi]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 84<br />[[Polonium|Po]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 85<br />[[Astat|At]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 86<br />[[Radon|Rn]]
|-
|colspan="2"| ''6s''-
| ''5d''-
|colspan="9"| ''5d''-Unterschale
|colspan="6"| ''6p''-Unterschale
|-
|colspan="4" rowspan="2"| &nbsp;
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 58<br />[[Cer|Ce]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 59<br />[[Praseodym|Pr]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 60<br />[[Neodym|Nd]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 61<br />[[Promethium|Pm]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 62<br />[[Samarium|Sm]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 63<br />[[Europium|Eu]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 64<br />[[Gadolinium|Gd]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 65<br />[[Terbium|Tb]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 66<br />[[Dysprosium|Dy]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 67<br />[[Holmium|Ho]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 68<br />[[Erbium|Er]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 69<br />[[Thulium|Tm]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 70<br />[[Ytterbium|Yb]]
| style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| 71<br />[[Lutetium|Lu]]
|colspan="3" rowspan="2"| &nbsp;
|-
|colspan="14"| ''4f''-Unterschale
|}

In den weiteren Perioden wiederholt sich dieses Schema, das durch die energetische Lage der jeweiligen Unterschalen bestimmt wird. In der sechsten Periode werden nacheinander die folgenden Unterschalen gefüllt: ''6s'' (<sub>55</sub>Cäsium und <sub>56</sub>Barium), ''5d'' (<sub>57</sub>Lanthan), ''4f'' (<sub>58</sub>Cer bis <sub>71</sub>Lutetium), ''5d'' (<sub>72</sub>Hafnium bis <sub>80</sub>Quecksilber) und ''6p'' (<sub>81</sub>Thallium bis <sub>86</sub>Radon).<ref name="HoWi_1537ff" />

Im obigen Diagramm ist das Auffüllen der ''4f''-Unterschale als Einschub dargestellt, um die Breite des Diagramms zu beschränken.

==== Siebte Periode: <sub>87</sub>Francium bis <sub>118</sub>Oganesson ====
{{Hauptartikel|Chemische Elemente der siebten Periode}}
{| style="width:110ex; max-width:95%; text-align:center; margin:1em 1em 1em 0;" cellpadding="1" cellspacing="1"
|style="width:5%; background:#D4D4D4; border: 1pt black solid" | 87<br />[[Francium|Fr]]
|style="width:5%; background:#D4D4D4; border: 1pt black solid" | 88<br />[[Radium|Ra]]
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 89<br />[[Actinium|Ac]]
|rowspan="2" style="width:5%; background:#FFDD81; border: 1pt black solid" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 104<br />[[Rutherfordium|Rf]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 105<br />[[Dubnium|Db]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 106<br />[[Seaborgium|Sg]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 107<br />[[Bohrium|Bh]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 108<br />[[Hassium|Hs]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 109<br />[[Meitnerium|Mt]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 110<br />[[Darmstadtium|Ds]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 111<br />[[Röntgenium|Rg]]
|style="width:5%; background:#FF8181; border: 1pt black solid" | 112<br />[[Copernicium|Cn]]
|rowspan="2" style="width:5%;" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;<br />&nbsp;
|style="width:5%; background:#D4D4D4; border: 1pt black solid" | 113<br />[[Nihonium|Nh]]
|style="width:5%; background:#D4D4D4; border: 1pt black solid" | 114<br />[[Flerovium|Fl]]
|style="width:5%; background:#D4D4D4; border: 1pt black solid" | 115<br />[[Moscovium|Mc]]
|style="width:5%; background:#D4D4D4; border: 1pt black solid" | 116<br />[[Livermorium|Lv]]
|style="width:5%; background:#D4D4D4; border: 1pt black solid" | 117<br />[[Tenness|Ts]]
|style="width:5%; background:#D4D4D4; border: 1pt black solid" | 118<br />[[Oganesson|Og]]
|-
|colspan="2"| ''7s''-
| ''6d''-
|colspan="9"| ''6d''-Unterschale
|colspan="6"| ''7p''-Unterschale
|-
|colspan="4" rowspan="2"| &nbsp;
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 90<br />[[Thorium|Th]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 91<br />[[Protactinium|Pa]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 92<br />[[Uran|U]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 93<br />[[Neptunium|Np]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 94<br />[[Plutonium|Pu]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 95<br />[[Americium|Am]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 96<br />[[Curium|Cm]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 97<br />[[Berkelium|Bk]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 98<br />[[Californium|Cf]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 99<br />[[Einsteinium|Es]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 100<br />[[Fermium|Fm]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 101<br />[[Mendelevium|Md]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 102<br />[[Nobelium|No]]
| style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| 103<br />[[Lawrencium|Lr]]
|colspan="3" rowspan="2"| &nbsp;
|-
|colspan="14"| ''5f''-Unterschale
|}

In der siebten Periode werden gefüllt: ''7s'' (<sub>87</sub>Francium und <sub>88</sub>Radium), ''6d'' (<sub>89</sub>Actinium), ''5f'' (<sub>90</sub>Thorium bis <sub>103</sub>Lawrencium), ''6d'' (<sub>104</sub>Rutherfordium bis <sub>112</sub>Copernicium) und ''7p'' (<sub>113</sub>Nihonium bis <sub>118</sub>Oganesson).<ref name="HoWi_1537ff" />

Einige Unregelmäßigkeiten beim Auffüllen der einzelnen Unterschalen sind der Einfachheit halber hier nicht wiedergegeben. Während des Auffüllens der ''4d''-Schale wandert beispielsweise bei einigen Elementen eines der ''s''-Elektronen in die ''d''-Unterschale. So hat etwa das <sub>47</sub>Silber nicht wie erwartet zwei Elektronen in der ''5s''-Unterschale und neun Elektronen in der ''4d''-Unterschale, sondern nur ein ''5s''-Elektron und dafür zehn ''4d''-Elektronen. Eine Liste dieser Ausnahmen findet sich im Artikel zum [[Aufbauprinzip#Ausnahme|Aufbauprinzip]].

Zusammenfassend ergibt sich das folgende Auffüllungsmuster (dargestellt in der Langform des Periodensystems):
:{| style="text-align: center; margin: 1em 0 1em 0; white-space: nowrap;" cellpadding="3" cellspacing="1"
|colspan="34"|&nbsp;
|colspan="2" style="text-align: left"|Auffüllen der Schale
|-
|<small>1&nbsp;</small>
|style="background:#FFB3FB; border: 1pt black solid"| <small>[[Wasserstoff|H]]</small>
|colspan="30" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;
|style="background:#FFB3FB; border: 1pt black solid"| <small>[[Helium|He]]</small>
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|style="background:#FFB3FB" | &nbsp;&nbsp;<small>&nbsp;</small>
|''K'' (''n'' = 1)
|-
|<small>2&nbsp;</small>
|style="background:#8AACDE; border: 1pt black solid"| <small>[[Lithium|Li]]</small>
|style="background:#8AACDE; border: 1pt black solid"| <small>[[Beryllium|Be]]</small>
|colspan="24" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;
|style="background:#8AACDE; border: 1pt black solid"| <small>[[Bor|B]]</small>
|style="background:#8AACDE; border: 1pt black solid"| <small>[[Kohlenstoff|C]]</small>
|style="background:#8AACDE; border: 1pt black solid"| <small>[[Stickstoff|N]]</small>
|style="background:#8AACDE; border: 1pt black solid"| <small>[[Sauerstoff|O]]</small>
|style="background:#8AACDE; border: 1pt black solid"| <small>[[Fluor|F]]</small>
|style="background:#8AACDE; border: 1pt black solid"| <small>[[Neon|Ne]]</small>
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|style="background:#8AACDE" | &nbsp;&nbsp;<small>&nbsp;</small>
|''L'' (''n'' = 2)
|-
|<small>3&nbsp;</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Natrium|Na]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Magnesium|Mg]]</small>
|colspan="24" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Aluminium|Al]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Silicium|Si]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Phosphor|P]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Schwefel|S]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Chlor|Cl]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Argon|Ar]]</small>
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|style="background:#A9F4FF" | &nbsp;&nbsp;<small>&nbsp;</small>
|''M'' (''n'' = 3)
|-
|<small>4&nbsp;</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Kalium|K]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Calcium|Ca]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Scandium|Sc]]</small>
|colspan="14" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Titan (Element)|Ti]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Vanadium|V]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Chrom|Cr]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Mangan|Mn]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Eisen|Fe]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Cobalt|Co]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Nickel|Ni]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Kupfer|Cu]]</small>
|style="background:#A9F4FF; border: 1pt black solid"| <small>[[Zink|Zn]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Gallium|Ga]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Germanium|Ge]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Arsen|As]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Selen|Se]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Brom|Br]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Krypton|Kr]]</small>
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|style="background:#B6FF81" | &nbsp;&nbsp;<small>&nbsp;</small>
|''N'' (''n'' = 4)
|-
|<small>5&nbsp;</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Rubidium|Rb]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Strontium|Sr]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Yttrium|Y]]</small>
|colspan="14" class="hintergrundfarbe-basis" | &nbsp;
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Zirconium|Zr]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Niob|Nb]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Molybdän|Mo]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Technetium|Tc]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Ruthenium|Ru]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Rhodium|Rh]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Palladium|Pd]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Silber|Ag]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Cadmium|Cd]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Indium|In]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Zinn|Sn]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Antimon|Sb]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Tellur|Te]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Iod|I]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Xenon|Xe]]</small>
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|style="background:#FFDD81" | &nbsp;&nbsp;<small>&nbsp;</small>
|''O'' (''n'' = 5)
|-
|<small>6&nbsp;</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Caesium|Cs]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Barium|Ba]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Lanthan|La]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Cer|Ce]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Praseodym|Pr]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Neodym|Nd]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Promethium|Pm]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Samarium|Sm]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Europium|Eu]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Gadolinium|Gd]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Terbium|Tb]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Dysprosium|Dy]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Holmium|Ho]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Erbium|Er]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Thulium|Tm]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Ytterbium|Yb]]</small>
|style="background:#B6FF81; border: 1pt black solid"| <small>[[Lutetium|Lu]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Hafnium|Hf]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Tantal|Ta]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Wolfram|W]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Rhenium|Re]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Osmium|Os]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Iridium|Ir]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Platin|Pt]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Gold|Au]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Quecksilber|Hg]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Thallium|Tl]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Blei|Pb]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Bismut|Bi]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Polonium|Po]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Astat|At]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Radon|Rn]]</small>
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|style="background:#FF8181" | &nbsp;&nbsp;<small>&nbsp;</small>
|''P'' (''n'' = 6)
|-
|<small>7&nbsp;</small>
|style="background:#D4D4D4; border: 1pt black solid"| <small>[[Francium|Fr]]</small>
|style="background:#D4D4D4; border: 1pt black solid"| <small>[[Radium|Ra]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Actinium|Ac]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Thorium|Th]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Protactinium|Pa]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Uran|U]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Neptunium|Np]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Plutonium|Pu]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Americium|Am]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Curium|Cm]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Berkelium|Bk]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Californium|Cf]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Einsteinium|Es]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Fermium|Fm]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Mendelevium|Md]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Nobelium|No]]</small>
|style="background:#FFDD81; border: 1pt black solid"| <small>[[Lawrencium|Lr]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Rutherfordium|Rf]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Dubnium|Db]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Seaborgium|Sg]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Bohrium|Bh]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Hassium|Hs]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Meitnerium|Mt]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Darmstadtium|Ds]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Röntgenium|Rg]]</small>
|style="background:#FF8181; border: 1pt black solid"| <small>[[Copernicium|Cn]]</small>
|style="background:#D4D4D4; border: 1pt black solid"| <small>[[Nihonium|Nh]]</small>
|style="background:#D4D4D4; border: 1pt black solid"| <small>[[Flerovium|Fl]]</small>
|style="background:#D4D4D4; border: 1pt black solid"| <small>[[Moscovium|Mc]]</small>
|style="background:#D4D4D4; border: 1pt black solid"| <small>[[Livermorium|Lv]]</small>
|style="background:#D4D4D4; border: 1pt black solid"| <small>[[Tenness|Ts]]</small>
|style="background:#D4D4D4; border: 1pt black solid"| <small>[[Oganesson|Og]]</small>
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|style="background:#D4D4D4" | &nbsp;&nbsp;<small>&nbsp;</small>
|''Q'' (''n'' = 7)
|}

In Darstellungen des Periodensystems sind die Perioden üblicherweise mit arabischen Ziffern von eins bis sieben durchnummeriert. Die Periodennummer ist gleichzeitig die Hauptquantenzahl der Elektronen, die räumlich den äußersten Bereich des Atoms bilden und daher sein chemisches Verhalten hauptsächlich bestimmen.<ref name="HoWi_327ff" />

Eine Hauptschale kann, ''während'' sie die äußerste ist, nur bis zu acht Elektronen enthalten (die ''K''-Schale: nur bis zu zwei). Das nächste hinzugefügte Elektron legt eine neue Hauptschale an, die nun die neue äußerste wird. Die betrachtete Hauptschale ist während ihres weiteren Auffüllens nur noch die zweitäußerste, drittäußerste und so weiter. Jedes Element besitzt also ungeachtet des Fassungsvermögens seiner äußersten Schale nur zwischen einem und acht Valenzelektronen.

=== {{Anker|Block}} Blockstruktur ===
[[Datei:Orbitalblöcke neu.svg|mini|hochkant=1.8|Farblich kodierte Darstellung der im je&shy;weiligen Block aufgefüllten Unterschale]]
Der oben beschriebene systematische Aufbau des Periodensystems geschah in der Weise, dass die Elemente in der Reihenfolge ansteigender Ordnungszahlen angeordnet wurden und mit bestimmten Elementen eine neue Zeile („Periode“) begonnen wurde. Das Kriterium für den Beginn einer neuen Periode war dabei nicht das physikalische Kriterium des Füllgrades der jeweiligen Hauptschale, sondern die chemische Ähnlichkeit mit den darüberstehenden Elementen der vorhergehenden Periode, also die gleiche Anzahl von Valenzelektronen. Daraus folgt die Struktur des Periodensystems, das dafür konstruiert ist, diese Zusammenhänge sichtbar zu machen. Es ergibt sich die folgende Einteilung des Periodensystems in verschiedene [[Block des Periodensystems|Blöcke]]:

==== {{Anker|S-Block|P-Block}} Hauptgruppen ====
In den ersten beiden Spalten („Gruppen“) des Periodensystems werden die beiden Orbitale der ''s''-Unterschale der jeweils aktuellen Hauptschale aufgefüllt ('''''s''-Block'''). In den letzten sechs Gruppen werden die sechs ''p''-Unterschalen der aktuellen Hauptschale aufgefüllt ('''''p''-Block'''). Diese acht Gruppen sind die [[Hauptgruppe]]n des Periodensystems. Von einer Hauptgruppe zur nächsten nimmt die Anzahl der Valenzelektronen um jeweils eins zu. Für die 50 Hauptgruppenelemente ist aus ihrer Gruppenmitgliedschaft also sofort die Anzahl ihrer Valenzelektronen und damit ihr chemisches Verhalten in seinen wesentlichen Zügen ersichtlich. Sofern die [[Stoffeigenschaft]]en der Elemente von den Valenzelektronen bestimmt werden, finden sich in den Elementen derselben Gruppe daher viele Übereinstimmungen. Die üblicherweise in römischen Ziffern geschriebene Gruppennummer ist zugleich die Anzahl der Elektronen in der jeweils äußersten Hauptschale<ref name="HoWi_327ff" /> (mit Ausnahme des <sub>2</sub>Heliums, das sich als Edelgas in der VIII. Hauptgruppe befindet, aber nur zwei Elektronen besitzt).

Die Elemente der ersten Hauptgruppe besitzen jeweils ein Valenzelektron. Es handelt sich (mit Ausnahme des <sub>1</sub>Wasserstoffs) um weiche, silbrig-weiße und sehr reaktionsfreudige Metalle,<ref name="Pauling_621" /> die [[Alkalimetalle]]. Ein Beispiel für die chemische Ähnlichkeit der Alkalimetalle ist der Umstand, dass sie alle mit <sub>17</sub>Chlor zu farblosen Salzen reagieren, die in Würfelform kristallisieren. Auch die Formeln dieser Verbindungen entsprechen einander: LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl und FrCl.<ref name="Pauling_133" />

Es folgen die [[Erdalkalimetalle]] als zweite Hauptgruppe. Die [[Borgruppe]] ist die dritte Hauptgruppe, die [[Kohlenstoffgruppe]] die vierte und die [[Stickstoffgruppe]] die fünfte. Die [[Chalkogene]] stellen die sechste Hauptgruppe dar und die [[Halogene]] die siebte.

Wie sich quantenmechanisch begründen lässt, sind nicht nur abgeschlossene Hauptschalen, sondern auch abgeschlossene Unterschalen besonders stabil. Die Elemente in der achten Hauptgruppe weisen alle eine abgeschlossene Haupt- oder Unterschale auf: Beim <sub>2</sub>Helium ist die erste Hauptschale und damit auch deren einzige Unterschale ''1s'' vervollständigt. Bei den anderen Elementen <sub>10</sub>Neon, <sub>18</sub>Argon, <sub>36</sub>Krypton, <sub>54</sub>Xenon und <sub>86</sub>Radon ist jeweils – bei ab <sub>18</sub>Argon noch nicht vollständiger Hauptschale – die ''p''-Unterschale vervollständigt, diese Elemente besitzen acht Valenzelektronen (ein [[Oktettregel|Oktett]]). Wegen der Stabilität ihrer Valenzelektronenstrukturen gehen diese Elemente so gut wie keine chemischen Bindungen ein. Sie sind alle gasförmig und werden als [[Edelgase]] bezeichnet.

Andere Elemente können durch Abgabe oder Aufnahme von Elektronen ebenfalls Edelgasschalen und damit besonders stabile Zustände erreichen. So geben die Alkalimetalle ihr einzelnes Valenzelektron leicht ab<ref name="Pauling_172" /> und treten dann als einwertige [[Kation]]en auf, beispielsweise <sub>3</sub>Li<sup>+</sup>, <sub>11</sub>Na<sup>+</sup> usw.<ref name="Pauling_172" /> Die Erdalkalimetalle erreichen die Edelgaskonfiguration durch Abgabe ihrer beiden Valenzelektronen und bilden dann zweiwertige Kationen, beispielsweise <sub>4</sub>Be<sup>++</sup>, <sub>12</sub>Mg<sup>++</sup> usw.<ref name="Pauling_172" /> Den Halogenen andererseits fehlt ein Elektron zur Komplettierung eines Oktetts. Sie nehmen daher bevorzugt ein Elektron auf, es resultieren die einwertigen [[Anion]]en <sub>9</sub>F<sup>−</sup>, <sub>17</sub>Cl<sup>−</sup> usw.<ref name="Pauling_172" />

Zwischen den Hauptgruppen ist ein Block mit [[Nebengruppe]]n eingeschoben:

==== {{Anker|D-Block}} Nebengruppen: äußere Übergangsmetalle ====
In den letzten vier Perioden wurde das Auffüllen der jeweils äußersten Hauptschale unterbrochen, um die ''d''-Unterschale der zweitäußersten Hauptschale aufzufüllen. Die ''d''-Unterschalen fassen jeweils 10 Elektronen, es ergibt sich in diesen vier Perioden also ein zusätzlicher Block mit 10 Gruppen. Alle 40 Elemente in diesem '''''d''-Block''' sind Metalle,<ref name="HoWi_81" /> sie werden als „äußere Übergangsmetalle“<ref name="HoWi_81" /> bezeichnet. Sie alle besitzen zwei Valenzelektronen in der äußersten Schale (Ausnahmen siehe → [[Aufbauprinzip#Ausnahme|Aufbauprinzip]]) und weisen daher geringere Unterschiede in ihrem chemischen Verhalten auf als die Hauptgruppenelemente. Die vorhandenen Unterschiede sind auf die unterschiedlichen Elektronenstrukturen der jeweils nächsttieferen Hauptschale zurückzuführen. Entsprechend dem sich wiederholenden Auffüllungsmuster zeigen auch in diesem Block untereinanderstehende Elemente deutliche Ähnlichkeiten in ihren chemischen Eigenschaften.<ref name="HoWi_81" />

==== {{Anker|F-Block}} Nebengruppen: innere Übergangsmetalle ====
In den letzten beiden Perioden wurde zusätzlich das Auffüllen der ''d''-Unterschalen der jeweils zweitäußersten Hauptschale unterbrochen durch das Auffüllen der ''f''-Unterschalen der jeweils drittäußersten Hauptschale. Die ''f''-Unterschalen fassen jeweils vierzehn Elektronen, es ergibt sich also in diesen beiden Perioden ein zusätzlicher Block mit 14 Gruppen. Die 28 Elemente in diesem '''''f''-Block''' werden als ''innere Übergangselemente'' bezeichnet. Sie besitzen zwei Valenzelektronen in der äußersten Hauptschale, ein Elektron in der ''d''-Unterschale der vorletzten Hauptschale und unterscheiden sich nur im Füllungsgrad der jeweils drittletzten Hauptschale (Ausnahmen siehe → [[Aufbauprinzip#Ausnahme|Aufbauprinzip]]). Ihre chemischen Unterschiede sind entsprechend gering.<ref name="HoWi_2227ff" />

Die auf das <sub>57</sub>Lanthan folgenden 14 inneren Übergangsmetalle von <sub>58</sub>Cer bis <sub>71</sub>Lutetium in der sechsten Periode heißen auch [[Lanthanoide]]. Die auf das <sub>89</sub>Actinium folgenden 14 inneren Übergangsmetalle von <sub>90</sub>Thorium bis <sub>103</sub>Lawrencium in der siebten Periode heißen auch [[Actinoide]].

== Periodizitäten und Tendenzen ==
[[Datei:Periodic trends (2).svg|mini|hochkant=1.5|Tendenzen im Periodensystem]]
Einige Eigenschaften der Elemente variieren in systematischer Weise mit der Position im Periodensystem. Geht man innerhalb einer Periode von einer Hauptgruppe zur nächsten über („von links nach rechts“), ändern sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften in systematischer, charakteristischer Weise, weil dabei die Anzahl der Valenzelektronen um jeweils eines zunimmt.<ref name="HoWi_330ff" /> In der nächsten Periode wiederholen sich die Eigenschaften, sofern sie von der Anzahl der Valenzelektronen bestimmt werden, in ähnlicher Weise, weil die Anzahl der Valenzelektronen erneut auf dieselbe Weise zunimmt.<ref name="HoWi_330ff" />

Geht man innerhalb einer Hauptgruppe von einer Periode zur nächsten über („von oben nach unten“), sind die betreffenden Eigenschaften in der Regel ähnlich (gleiche Anzahl von Valenzelektronen), aber graduell verschieden (verschiedene Hauptschalen als äußerste Schale).<ref name="HoWi_330ff" />

=== Atomradius ===
[[Datei:Empirical atomic radius trends.png|mini|hochkant=1.5|Atomradien nach der Ordnungszahl]]
Der [[Atomradius]] nimmt generell innerhalb einer Periode von links nach rechts ab,<ref name="HoWi_149" /> weil aufgrund der zunehmenden Kernladungszahl die Elektronen immer näher an den Kern herangezogen werden. Beim Übergang zur nächsten Periode nimmt der Atomradius sprunghaft wieder zu, weil nun die Belegung der nächstäußeren Hauptschale beginnt.

Innerhalb einer Gruppe wird der Radius in der Regel von oben nach unten größer,<ref name="HoWi_149" /> weil jeweils eine Hauptschale hinzukommt.

=== Erste Ionisierungsenergie ===
[[Datei:First Ionization Energy.svg|mini|hochkant=1.5|Erste Ionisationsenergie nach der Ordnungszahl]]
Die „erste [[Ionisierungsenergie]]“ ist die Energie, die aufgewendet werden muss, um ein Elektron aus der Elektronenhülle zu entfernen, so dass aus dem neutralen Atom ein einfach positiv geladenes [[Ion]] wird. Das einzelne Valenzelektron der Alkalimetalle ist besonders locker gebunden und kann leicht abgelöst werden. Beim Fortschreiten innerhalb einer Periode muss wegen der zunehmenden Kernladungszahl eine immer größere Ionisierungsenergie aufgewendet werden, bis sie beim Edelgas mit seiner besonders stabilen Oktett-Konfiguration den maximalen Wert der Periode erreicht.

=== Elektronenaffinität ===
[[Datei:Electron affinity of the elements.svg|lang=de|mini|hochkant=1.5|Elektronenaffinität gegen Ordnungszahl]]
Die [[Elektronenaffinität]] ist die Bindungsenergie, die freigesetzt wird, wenn ein Atom ein zusätzliches Elektron an sich bindet, so dass aus dem neutralen Atom ein einfach negativ geladenes Ion wird.<ref name="Pauling_172" /> Die Halogene haben eine besonders große Elektronenaffinität,<ref name="Pauling_172" /> weil sie durch Aufnahme eines Elektrons ihr Elektronenoktett vervollständigen können.

=== Elektronegativität ===
[[Datei:Periodic variation of Pauling electronegativities german.svg|mini|hochkant=1.5|Verlauf der Elektronegativität innerhalb der Hauptgruppen von oben nach unten]]
Sind zwei Atome verschiedener Elemente chemisch aneinander gebunden, so zieht in der Regel eines der beiden die Elektronen der gemeinsamen Elektronenhülle stärker an, so dass sich der Ladungsschwerpunkt der Elektronenhülle zu diesem Atom hin verschiebt. Die Fähigkeit eines Atoms, in einer Bindung die Elektronen an sich zu ziehen, wird durch seine [[Elektronegativität]] gemessen.

Die Elektronegativität der Hauptgruppenelemente wächst innerhalb einer Periode von links nach rechts, weil die Kernladung zunimmt.<ref name="HoWi_157" /> Innerhalb einer Gruppe wächst sie in der Regel von unten nach oben, weil in dieser Richtung die Anzahl besetzter Hauptschalen abnimmt<ref name="HoWi_157" /> und damit auch die Abschirmung der Kernladung durch die inneren Elektronen. Das Element mit der kleinsten Elektronegativität (0,7 nach Pauling)<ref name="Pauling_183" /> ist das links unten im Periodensystem stehende <sub>55</sub>Cäsium. Das Element mit der größten Elektronegativität (4,0 nach Pauling)<ref name="Pauling_183" /> ist das rechts oben stehende <sub>9</sub>Fluor, gefolgt von seinem linken Nachbarn, dem <sub>8</sub>Sauerstoff (3,5).<ref name="Pauling_183" /> <sub>1</sub>Wasserstoff und die Halbmetalle nehmen mit Werten um 2 eine Mittelstellung ein.<ref name="Pauling_183" /> Die meisten Metalle haben Werte um 1,7 oder weniger.<ref name="Pauling_183" />

Die Verschiebung des Ladungsschwerpunkts im Molekül hängt von der [[Elektronegativitätsdifferenz|Differenz der Elektronegativitäten]] der beiden Atome ab.<ref name="Pauling_183" /> Je stärker der Ladungsschwerpunkt verschoben ist, umso größer ist der [[Ionische Bindung|ionische Anteil]] der Bindung,<ref name="Pauling_183" /> weil die [[Elektrostatik|elektrostatische Anziehung]] der beiden ungleichnamigen Teilladungen umso stärker zur Bindung beiträgt. Besonders ausgeprägt ist der ionische Bindungscharakter wegen der beschriebenen Tendenz der Elektronegativitäten in Bindungen, bei denen der eine Bindungspartner links und der andere rechts im Periodensystem steht.<ref name="Karsten_43" /> Ein Beispiel dafür ist [[Natriumchlorid]] <math>\mathrm{NaCl}</math>.

Bindungen, bei denen beide Partner aus der linken Hälfte des Periodensystems stammen und daher beide zu den Metallen ([[#Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle|siehe unten]]) gehören, sind [[metallische Bindung]]en.<ref name="Karsten_44" /> Bindungen, bei denen beide Partner aus der rechten Seite stammen, sind hauptsächlich [[kovalente Bindung]]en.<ref name="Karsten_43" />

=== Wertigkeit ===
Eines der charakteristischsten Merkmale eines Elements ist seine [[Wertigkeit (Chemie)|Wertigkeit]],<ref name="GreenwoodEarnshaw_27" /> also seine Eigenschaft, sich bei Bildung einer chemischen Verbindung mit bestimmten bevorzugten Anzahlen von Atomen der verschiedenen Partnerelemente zu vereinigen.

Ein Atom, dem noch ein Elektron zur Komplettierung eines Valenzelektronen-Oktetts fehlt, kann eine Bindung mit einem einzelnen <sub>1</sub>Wasserstoff-Atom eingehen, um in der gemeinsamen Elektronenhülle das einzelne Valenzelektron des Wasserstoffs zur Vervollständigung seines eigenen Oktetts zu nutzen. Ein Atom, dem noch zwei Elektronen fehlen, wird dazu tendieren, eine Verbindung mit ''zwei'' <sub>1</sub>Wasserstoff-Atomen einzugehen. Wie diese Beispiele zeigen, ist im Allgemeinen ein Zusammenhang zwischen der bevorzugten Anzahl der Bindungspartner und der Struktur der Valenzelektronen-Hülle – also der Gruppenzugehörigkeit im Periodensystem – zu erwarten. Allerdings sind die Zusammenhänge oft deutlich komplexer als in den hier dargestellten Beispielen.

Ein einfaches Maß für die Wertigkeit eines Elements ist die Anzahl der <sub>1</sub>Wasserstoff-Atome, die das Element in einem binären [[Hydride|Hydrid]] an sich bindet.<ref name="GreenwoodEarnshaw_27" /> Ein anderes mögliches Maß ist das Doppelte der Anzahl an <sub>8</sub>Sauerstoff-Atomen, die das Element in seinem [[Oxide|Oxid]] bindet.<ref name="GreenwoodEarnshaw_27" />

Die Elemente der ersten und der vorletzten Hauptgruppe (der Alkalimetalle beziehungsweise Halogene) haben die Wertigkeit 1, ihre Hydride haben also die Formeln<ref name="GreenwoodEarnshaw_65" />
:<math>\mathrm{LiH} \quad \mathrm{NaH} \quad \mathrm{KH} \quad \mathrm{RbH} \quad \mathrm{CsH} \qquad \mathrm{HF} \quad \mathrm{HCl} \quad \mathrm{HBr} \quad \mathrm{HI}</math>.

Die Elemente der zweiten und der drittletzten Hauptgruppe (der Erdalkalimetalle und der Sauerstoffgruppe) haben im Allgemeinen die Wertigkeit 2, ihre Hydride sind also<ref name="GreenwoodEarnshaw_65" />
:<math>\mathrm{BeH_2} \quad \mathrm{MgH_2} \quad \mathrm{CaH_2} \quad \mathrm{SrH_2} \quad \mathrm{BaH_2} \qquad \mathrm{OH_2} \quad \mathrm{S_n H_2} \quad \mathrm{SeH_2} \quad \mathrm{TeH_2}</math>.

In den anderen Hauptgruppen werden die Bindungsmöglichkeiten vielfältiger (so existieren unzählige [[Kohlenwasserstoff]]-Verbindungen), aber man trifft auch beispielsweise in der Stickstoffgruppe auf <math>\textstyle \mathrm{AsH_3}</math> oder <math>\textstyle \mathrm{SbH_3}</math> und in der Kohlenstoffgruppe auf <math>\textstyle \mathrm{PbH_4}</math>.<ref name="GreenwoodEarnshaw_65" />

Der <sub>8</sub>Sauerstoff ist zweiwertig, typische Oxide der einwertigen Alkalimetalle sind daher<ref name="Pauling_624" />
:<math>\mathrm{Li_2 O} \quad \mathrm{Na_2 O} \quad \mathrm{K_2 O} \quad \mathrm{Rb_2 O} \quad \mathrm{Cs_2 O}</math>
und typische Oxide der zweiwertigen Erdalkalimetalle sind<ref name="Pauling_625" />
:<math>\mathrm{BeO} \quad \mathrm{MgO} \quad \mathrm{CaO} \quad \mathrm{SrO} \quad \mathrm{BaO}</math>,
es kommen aber auch andere [[Oxidationszahl|Oxidationsstufen]] vor. Die drei letztgenannten Oxide waren der Ausgangspunkt für [[#Johann Wolfgang Döbereiner (Triadensystem)|Döbereiners Triadensystem]] (siehe unten).

=== Basizität ===
Die [[Basizität]] der [[Oxide]] und [[Hydroxide]] der Elemente nimmt von oben nach unten zu, von links nach rechts ab. In Wasser gelöste Oxide und Hydroxide von Metallen (siehe unten) bilden [[Alkalische Lösung|Laugen]], in Wasser gelöste Oxide und Hydroxide von Nichtmetallen bilden [[Säuren]].<ref name="Scerri_PS_18" />

In Wasser gelöstes [[Calciumoxid]] bildet beispielsweise die Lauge [[Kalkwasser]].<ref name="Karsten_78f" /> Dasselbe Ergebnis erhält man, wenn man [[Calciumhydroxid]] in Wasser löst.<ref name="Karsten_78f" /> Sowohl [[Natriumoxid]] als auch [[Natriumhydroxid]] ergeben in Wasser gelöst [[Natronlauge]].<ref name="Karsten_78f" /> Sowohl [[Kaliumoxid]] als auch [[Kaliumhydroxid]] ergeben in Wasser gelöst [[Kalilauge]].<ref name="Karsten_78" />

Die Metalle aus der ersten Hauptgruppe lösen sich sogar ''als Elemente'' in Wasser und ergeben basische („alkalische“) Lösungen.<ref name="Karsten_78" /><ref name="Scerri_PS_14" /> Sie heißen daher Alkalimetalle. In Wasser gelöstes <sub>11</sub>Natrium ergibt beispielsweise Natronlauge, in Wasser gelöstes <sub>19</sub>Kalium ergibt Kalilauge.<ref name="Karsten_79" />

[[Kohlenstoffdioxid]] <math>\mathrm{CO_2}</math> ist ein Beispiel für ein Nichtmetall-Oxid, das bei Lösung in Wasser eine Säure ergibt, nämlich [[Kohlensäure]].<ref name="Karsten_81" /> Ein anderes Beispiel ist [[Schwefeltrioxid]] <math>\mathrm{SO_3}</math>, dessen wässrige Lösung [[Schwefelsäure]] ist.<ref name="Karsten_82" />

=== Beispiele weiterer Regelmäßigkeiten ===
Die reaktionsfreudigsten Elemente befinden sich in der I. und der VII. Hauptgruppe (Alkalimetalle beziehungsweise Halogene), weil diese Elemente eine besonders starke Tendenz aufweisen, durch Abgabe (bei den Alkalimetallen) beziehungsweise Aufnahme (bei den Halogenen) eines Elektrons ein vollständiges Elektronen-Oktett zu erlangen.<ref name="HoWi_330ff" />

Die Atomisierungs[[enthalpie]], also die Energie, die zum Zerlegen eines aus einem Element E gebildeten Moleküls E<sub>x</sub> benötigt wird, zeigt für die Hauptgruppenelemente eine deutliche Periodizität in Abhängigkeit von der ebenfalls periodischen [[Bindigkeit]] der Elemente, weil von dieser die Anzahl ''x'' der gebundenen Atome abhängt. Die Atomisierungsenthalpie zeigt Minima bei den 0-wertigen Edelgasen und Maxima bei den vierwertigen Elementen der IV. Hauptgruppe.<ref name="HoWi_330ff" />

Die [[Dichte]] der Hauptgruppenelemente zeigt den gleichen Verlauf, weil sie eng mit der Bindigkeit des jeweiligen Elements zusammenhängt: Die Alkalimetalle haben besonders kleine Bindigkeiten und Dichten, die größten Werte liegen bei den Elementen der mittleren Gruppen.

Ein ähnliches Muster zeigt sich bei den Dissoziationsenthalpien von E<sub>2</sub>-Molekülen: Die Minima liegen wieder bei den Edelgasen, die Maxima jetzt bei den Elementen der V. Hauptgruppe (N<sub>2</sub>, P<sub>2</sub> usw.), entsprechend den bei zweiatomigen Molekülen möglichen Bindigkeiten.<ref name="HoWi_330ff" />

Die Schmelz- und Siedetemperaturen, die [[Schmelzenthalpie|Schmelz-]] und [[Verdampfungsenthalpie]]n sind weitere Beispiele für physikalische Eigenschaften der Elemente, die ein periodisches Verhalten zeigen.<ref name="GreenwoodEarnshaw_26" /> Dies gilt sogar für die betreffenden Eigenschaften einfacher binärer Verbindungen, also beispielsweise die Schmelztemperaturen oder Schmelzenthalpien der [[Hydride]], [[Fluoride]], [[Chloride]], [[Bromide]], [[Iodide]], [[Oxide]], [[Sulfide]] und so weiter.<ref name="GreenwoodEarnshaw_26" />

=== Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle ===
[[Datei:Periodic table (metals–metalloids–nonmetals, 32 columns).png|mini|hochkant=1.8|Gruppierung nach Metallen (gelb), Halbmetallen (ocker schwarz umrandet), Nichtmetallen (türkis) und nicht zugeord&shy;neten Elementen (grau), in Ansätzen erst&shy;mals 1869 durch [[Gustavus Detlef Hinrichs]] beschrieben.<ref name="Hinrichs" />]]

Die weitaus meisten Elemente sind [[Metall]]e. Sie sind meistens silbrig glänzend, formbar, gering flüchtig sowie strom- und wärmeleitend.<ref name="HoWi_330ff" /> Der Metallcharakter ist bei den links unten im Periodensystem stehenden Elementen am deutlichsten ausgeprägt und nimmt nach rechts oben hin ab. In dieser Richtung schließen sich die [[Halbmetalle]] an (mattgrau glänzend, spröde, gering flüchtig, nur mäßig strom- und wärmeleitend<ref name="HoWi_330ff" />). Rechts oben im Periodensystem stehen die [[Nichtmetalle]] (farbig, nicht glänzend, spröde, meistens flüchtig, nicht stromleitend und nur schlecht wärmeleitend<ref name="HoWi_330ff" />).

Die ersten beiden Hauptgruppen (die Alkali- und Erdalkalimetalle) enthalten daher ausschließlich Metalle, die letzten beiden Hauptgruppen (die Halogene und Edelgase) nur Nichtmetalle.<ref name="HoWi_330ff" /> Die durch die Halbmetalle markierte Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen verläuft schräg durch die mittleren Hauptgruppen, so dass diese im Allgemeinen im oberen Teil Nichtmetalle, darunter Halbmetalle und im unteren Teil Metalle enthalten. Typische Halbmetalle sind etwa <sub>5</sub>Bor, <sub>14</sub>Silizium oder <sub>32</sub>Germanium. Auf der Grenze befindliche Elemente können sogar je nach vorliegender [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikation]] ihre Zugehörigkeit wechseln: Das auf der Grenze zwischen Metallen und Halbmetallen liegende <sub>50</sub>Zinn ist als weißes [[Zinn#Eigenschaften|β–Zinn]] ein Metall, als graues [[Zinn#Eigenschaften|α–Zinn]] ein Halbmetall.<ref name="HoWi_330ff" /> Der auf der Grenze zwischen Halbmetallen und Nichtmetallen liegende <sub>6</sub>Kohlenstoff ist als [[Graphit]] ein Halbmetall, als [[Diamant]] ein Nichtmetall.<ref name="HoWi_330ff" />

In der V. und VI. Hauptgruppe lässt sich der innerhalb einer Gruppe stattfindende Übergang gut beobachten: Die oben in den Gruppen stehenden Elemente <sub>7</sub>Stickstoff, <sub>8</sub>Sauerstoff und <sub>16</sub>Schwefel sind ausgeprägte Nichtmetalle. Die darunter stehenden Elemente <sub>15</sub>Phosphor, <sub>33</sub>Arsen und <sub>34</sub>Selen kommen sowohl in nichtmetallischen Modifikationen vor ([[Phosphor#Weißer Phosphor|weißer]], [[Phosphor#Roter Phosphor|roter]] und [[Phosphor#Violetter/Hittorfscher Phosphor|violetter Phosphor]], [[Arsen#Gelbes Arsen|gelbes Arsen]], [[Selen#Eigenschaften|rotes Selen]]<ref name="HoWi_330ff" />) wie auch in halbleitenden ([[Phosphor#Schwarzer Phosphor|schwarzer Phosphor]], [[Arsen#Graues Arsen|graues Arsen]], [[Selen#Eigenschaften|graues Selen]]<ref name="HoWi_330ff" />). Die unten in den Gruppen stehenden Elemente <sub>51</sub>Antimon, <sub>52</sub>Tellur, <sub>83</sub>Bismut und <sub>84</sub>Polonium treten bevorzugt in halbmetallischer oder metallischer Form auf.<ref name="HoWi_330ff" />

Die typischen Vertreter der Metalle auf der linken Seite des Periodensystems besitzen stets nur eine kleine Anzahl von Valenzelektronen und geben diese bereitwillig ab (niedrige Ionisierungsenergie, [[#Erste Ionisierungsenergie|siehe oben]]), um ein Valenzelektronen-Oktett zu erreichen. Wenn Metallatome sich mittels chemischer Bindungen zu einem Metallgitter zusammenfügen, bilden die abgegebenen Valenzelektronen ein „Elektronengas“, das die positiv geladenen Metallatome einbettet und zusammenhält. Dies ist die so genannte [[metallische Bindung]]. Aus den Eigenschaften dieser Bindungsart folgen die für die Metalle charakteristischen Eigenschaften wie beispielsweise ihr Glanz oder ihre leichte Verformbarkeit. Insbesondere führt die große Anzahl frei beweglicher Elektronen zu einer hohen elektrischen Leitfähigkeit.

=== Komplexere Beziehungen ===
==== Sonderstellung der Kopfelemente ====
Das Periodensystem ordnet die Elemente so an, dass die einer Gruppe zugehörigen Elemente einander chemisch und physikalisch ähnlich sind. Der Grad der Ähnlichkeit ist durchaus von Fall zu Fall unterschiedlich, es fällt jedoch auf, dass die ersten Mitglieder jeder Hauptgruppe (die „Kopfelemente“<ref name="HoWi_339" /> Li, Be, B, C, N, O, F)<!-- Li statt H nach Holleman/Wiberg --> weniger Ähnlichkeit mit den restlichen Mitgliedern ihrer Gruppe haben als diese jeweils unter sich.<ref name="HoWi_339" /> Gründe dafür sind unter anderem, dass aufgrund der kleinen Atomradien die Valenzelektronen dieser Atome besonders stark an die Kerne gebunden sind, und dass die Kopfelemente im Gegensatz zu den anderen Gruppenmitgliedern in der Außenschale ein Elektronenoktett nicht überschreiten können.<ref name="HoWi_339" />

Ein Beispiel für diese Sonderstellung ist die [[Gas]]förmigkeit von <sub>7</sub>Stickstoff und <sub>8</sub>Sauerstoff im Gegensatz zu anderen Vertretern der jeweiligen Gruppe.<ref name="Scerri2" /> Ein anderes Beispiel ist der Umstand, dass die Kopfelemente keine höheren [[Oxidationszahl]]en annehmen können als ihrer Valenzelektronen-Struktur entspricht. So kann der <sub>8</sub>Sauerstoff höchstens die Oxidationszahl +2 annehmen, während die anderen Mitglieder der Sauerstoffgruppe oft die Oxidationszahlen +4 und +6 aufweisen, die sie durch Beteiligung der dem Sauerstoff fehlenden ''d''-Orbitale an der jeweiligen Bindung erlangen.<ref name="Scerri2" />

Die Sonderstellung des Kopfelements ist besonders stark ausgeprägt im ''s''-Block des Periodensystems (insbesondere wenn man den <sub>1</sub>Wasserstoff anstelle des <sub>3</sub>Lithiums als Kopfelement zählt), weniger ausgeprägt im ''p''-Block, zwar vorhanden aber nur gering ausgeprägt im ''d''-Block und noch weniger im ''f''-Block.<ref name="Scerri2" />

==== Schrägbeziehungen ====
[[Datei:Schrägbeziehung.png|mini|hochkant=1|Schrägbeziehungen im Perioden&shy;system, dargestellt durch rote Pfeile]]
Die genannten Kopfelemente ähneln den im Periodensystem rechts unter ihnen stehenden Hauptgruppenelementen mehr als ihren eigenen Gruppenmitgliedern und sind damit Beispiele für [[Schrägbeziehungen]]. Dies betrifft insbesondere Ähnlichkeiten zwischen <sub>3</sub>Lithium und <sub>12</sub>Magnesium, <sub>4</sub>Beryllium und <sub>13</sub>Aluminium, <sub>5</sub>Bor und <sub>14</sub>Silicium.<ref name="Scerri_PS_265f" /><ref name="Rayner-Canham_isodiagonality" /> Der Grund dafür liegt darin, dass einige wichtige Trends von Elementeigenschaften wie etwa die Elektronegativität, die Ionisierungsenergie oder die Atomradien von links unten nach rechts oben und damit „schräg“ im Periodensystem verlaufen. Bewegt man sich im Periodensystem nach unten, nimmt beispielsweise die Elektronegativität ab. Bewegt man sich nach rechts, nimmt sie zu. Bei einer Bewegung nach unten rechts heben sich die beiden Trends näherungsweise auf und die Elektronegativität ist nur wenig verändert.<ref name="Scerri_PS_265f" />

Eine weitere Schrägbeziehung ist der [[Grimmscher Hydridverschiebungssatz|Grimmsche Hydridverschiebungssatz]].<ref name="HoWi101_654" />

==== Springerbeziehung ====
Eine ungewöhnliche Beziehung zwischen Elementen ist die Springer-Beziehung nach [[Michael Laing]], die in Analogie zur [[Schachfigur]] des [[Springer (Schach)|Springers]] dadurch gekennzeichnet ist, dass manche metallische Elemente ab der vierten Periode in einigen Merkmalen (z.&nbsp;B. [[Schmelzpunkt]]e und [[Siedepunkt]]e) ähnliche Eigenschaften wie ein metallisches Element besitzen, das eine Periode darunter und zwei Gruppen weiter rechts liegt.<ref name="Scerri2" /> Beispiele sind <sub>30</sub>Zink und <sub>50</sub>Zinn, die gleiche Eigenschaften bei einer [[Legierung]] mit Kupfer, bei der Beschichtung von [[Stahl]] und in ihrer biologischen Bedeutung als [[Spurenelement]] aufweisen.<ref name="Scerri2" /> Weitere Beispiele sind <sub>48</sub>Cadmium und <sub>82</sub>Blei, <sub>47</sub>Silber und <sub>81</sub>Thallium, sowie <sub>31</sub>Gallium und <sub>51</sub>Antimon.<ref name="Scerri2" />

{{Anker|Kurzperiodensystem}}

==== Beziehungen zwischen Haupt- und Nebengruppen ====
Es bestehen zahlreiche Ähnlichkeiten zwischen einer gegebenen Gruppe ''n'' und der um zehn Spalten weiter rechts liegenden Gruppe ''n+10''.<ref name="Rayner-Canham_n+10" /> Ein markantes Beispiel sind <sub>12</sub>Magnesium aus der zweiten und <sub>30</sub>Zink aus der zwölften Gruppe, deren Sulfate, Hydroxide, Carbonate und Chloride sich sehr ähnlich verhalten.<ref name="Scerri_PS_267ff" /> Andere ausgeprägte Beispiele sind <sub>21</sub>Scandium aus der dritten Gruppe und <sub>13</sub>Aluminium aus der dreizehnten Gruppe sowie <sub>22</sub>Titan aus der vierten Gruppe und <sub>50</sub>Zinn aus der vierzehnten Gruppe.<ref name="Scerri_PS_267ff" /> Lediglich zwischen den Alkalimetallen in der ersten Gruppe und den Edelmetallen (<sub>29</sub>Kupfer, <sub>47</sub>Silber, <sub>79</sub>Gold) in der elften Gruppe besteht keinerlei Ähnlichkeit.<ref name="Scerri_PS_267ff" />

In der heute gebräuchlichen mittellangen Form des Periodensystems sind diese Beziehungen nicht sehr offensichtlich. Den frühen Pionieren des Periodensystems, die sich ausschließlich an chemischen Ähnlichkeiten orientieren konnten, waren sie jedoch wohlbekannt.<ref name="Scerri_PS_267ff" /> Die Beziehungen führen dazu, dass die „langen“ Perioden vier bis sieben (ohne die separat dargestellten Lanthanoide und Actinoide) eine doppelte Periodizität aufweisen: Sowohl ihre linke Hälfte (bis zu den Edelmetallen) als auch ihre rechte Hälfte (bis zu den Edelgasen) haben Eigenschaften, die mit den Hauptgruppen in den kurzen Perioden zwei und drei tendenziell parallel laufen.

[[Datei:ShortPT20b.png|mini|hochkant=1.8|Kurzperiodensystem]]
Das so genannte [[Kurzperiodensystem]] berücksichtigt diese Ähnlichkeiten, indem es die beiden kurzen Perioden zwei und drei als einen geschlossenen (nicht wie sonst zweigeteilten) Block darstellt, während es die vier langen Perioden teilt und ihre linke und rechte Hälfte jeweils als separate Zeilen untereinander aufführt.<ref name="HoWi81_748" /> Man fasst dazu in jeder der 18 Elemente enthaltenden langen Perioden die Elemente der Eisen-, der Cobalt- und der Nickelgruppe zu ''einer'' Gruppe zusammen. Diese Perioden lassen sich dann in zwei Hälften zu je acht Gruppen (eine davon eine Dreiergruppe) teilen, die im Kurzperiodensystem untereinander angeordnet werden. Das Kurzperiodensystem hat dementsprechend nur 8 Spalten. Wegen der Existenz einer Dreiergruppe entspricht jedoch trotz der ''acht'' Spalten der Übergang zu dem eine Zeile tiefer liegenden Element dem Übergang zu dem in der Langform um ''zehn'' Gruppen weiter rechts liegenden Element. Durch unterschiedliche Einrückung<ref name="HoWi81_748" /> können die ursprünglichen Haupt- und Nebengruppen unterschieden werden.

Die Kurzform des Periodensystems stellt insbesondere den zwischen Neben- und Hauptgruppen parallelen Verlauf der Wertigkeiten (genauer: der [[Übergangsmetalle#Oxidationszustände|maximalen Oxidationszahlen]]) dar, der in den Langformen verloren gegangen ist und dort nur noch in Form der Gruppen-Nummerierung überlebt (siehe nächsten Abschnitt).<ref name="Scerri_PS_291-26" /> Die Kurzform ist andererseits weniger übersichtlich als die Langformen, außerdem betont sie die Ähnlichkeiten zwischen Haupt- und Nebengruppen insgesamt stärker als sie tatsächlich sind.<ref name="HoWi81_748" />

==== Exkurs: Nummerierung der Gruppen ====
{| style="float:right; text-align:center; margin:1em 0 1em 1em;" cellpadding="3" cellspacing="1"
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
| 7
| 8
| 9
| 10
| 11
| 12
| 13
| 14
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|colspan="3" class="hintergrundfarbe-basis" | <math>\overbrace{ \qquad}</math>
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|}

Zwei der drei gebräuchlichen [[Gruppe des Periodensystems#Namen der Gruppen|Nummerierungssysteme für die Gruppen]] gehen auf die Gruppenanordnung im soeben beschriebenen Kurzperiodensystem zurück.

Die acht Gruppen des Kurzperiodensystems werden mit römischen Ziffern von I bis VIII durchnummeriert. Zieht man das Kurzperiodensystem wieder zur Langform auseinander, müssen die in einer Gruppe der Kurzform vereinigten Haupt- und Nebengruppenelemente wieder auf je zwei in der Langform separate Gruppen aufgeteilt werden. Will man dabei die Gruppennummerierung der Kurzform beibehalten, ergibt sich eine Verdoppelung jeder Gruppennummer. Zur Unterscheidung hängt man an die Gruppennummer ein a oder b an.

In der hauptsächlich in den USA gebräuchlichen Konvention erhalten die Hauptgruppenelemente ein a, die Nebengruppenelemente ein b.<ref name="Scerri_PS_11" /> Es ergibt sich die Nummerierungsfolge (Hauptgruppen fett dargestellt):

:'''Ia&nbsp;IIa'''&nbsp;IIIb&nbsp;IVb&nbsp;Vb&nbsp;VIb&nbsp;VIIb&nbsp;VIIIb&nbsp;Ib&nbsp;IIb&nbsp;'''IIIa&nbsp;IVa&nbsp;Va&nbsp;VIa&nbsp;VIIa&nbsp;VIIIa'''

In der hauptsächlich in Europa gebräuchlichen Konvention erhält die erste Serie von I bis VIII durchgängig ein a, die zweite ein b.<ref name="Scerri_PS_11" /> Es ergibt sich die Nummerierungsfolge
:'''Ia&nbsp;IIa'''&nbsp;IIIa&nbsp;IVa&nbsp;Va&nbsp;VIa&nbsp;VIIa&nbsp;VIIIa&nbsp;Ib&nbsp;IIb&nbsp;'''IIIb&nbsp;IVb&nbsp;Vb&nbsp;VIb&nbsp;VIIb&nbsp;VIIIb'''

Der Vorteil der beiden aus der Kurzform abgeleiteten Nummerierungssysteme besteht darin, dass für die Hauptgruppen die Gruppennummer identisch ist mit der Zahl der Valenzelektronen.<ref name="Scerri_PS_14" /> Es ist also sofort ersichtlich, dass beispielsweise die Elemente der IVten Hauptgruppe vier Valenzelektronen besitzen.

Die [[International Union of Pure and Applied Chemistry|IUPAC]] empfiehlt, die Gruppen der Reihe nach mit arabischen Ziffern von 1 bis 18 durchzunummerieren.<ref name="Scerri_PS_14" /><ref name="IUPAC_RedBook_51" /> Während diese Nummerierung transparent und eindeutig ist, geht der Zusammenhang zwischen der Gruppennummer und der Anzahl der Valenzelektronen verloren. Die Elemente mit vier Valenzelektronen befinden sich beispielsweise in Gruppe 14.

=== Zusätzliche Einflüsse ===
Die Eigenschaften unbekannter Elemente können näherungsweise vorausgesagt werden, wenn die Eigenschaften der umgebenden Elemente im Periodensystem bekannt sind. Die gesetzmäßige Variation der Eigenschaften innerhalb der Gruppen und Perioden wird jedoch durch zahlreiche Ausnahmen unterbrochen, die zur Komplexität des Fachgebiets Chemie beitragen.<ref name="Scerri_PS_11" /> Je höher die Ordnungszahl wird, desto weniger eignet sich die Systematik des Periodensystems zur Vorhersage der Stoffeigenschaften, da aufgrund der höheren Ladung des Atomkerns die Geschwindigkeit kernnaher Elektronen und somit [[Relativistischer Effekt in der Chemie|relativistische Effekte]] zunehmen.<ref name="spektrum-300967" /> Bei Elementen ab der vierten Periode rücken die Elektronen der innersten Schalen (insbesondere die ''s''-Orbitale) aufgrund der steigenden Anzahl positiver Ladungen im Atomkern näher an den Atomkern, wodurch die Geschwindigkeit dieser Elektronen beinahe [[Lichtgeschwindigkeit]] erreicht. Dadurch nimmt der Ionenradius entgegen der allgemeinen Tendenz ab und die Ionisierungsenergie für diese Elektronen zu ([[Effekt des inerten Elektronenpaares]]).

== Radioaktive Elemente ==
Als weitere Informationen, die aber mit der Elektronenkonfiguration und daher mit der Stellung im PSE nichts zu tun haben, sind die radioaktiven Elemente gekennzeichnet:

{{Anker|Blei}}
Das Element 82 (Blei) ist das letzte Element, von dem stabile, also nicht radioaktive Isotope existieren.<ref name="Harten" /> Alle nachfolgenden (Ordnungszahl 83 und höher) weisen ausschließlich instabile und somit [[Radioaktivität|radioaktive]] Isotope auf. Dabei ist 83 (Bismut) ein Grenzfall. Es besitzt nur instabile Isotope, darunter jedoch eines mit einer extrem langen Halbwertszeit (<sup>209</sup>Bi mit <math>t_{1/2} = 1{,}9\cdot 10^{19}</math>[[Jahr|a]]). Auch unterhalb Element 82 gibt es zwei Elemente mit ausschließlich instabilen Isotopen: 43 (Technetium) und 61 (Promethium).<ref name="Koelzer" />

So bleiben tatsächlich nur 80 stabile Elemente übrig, die in der Natur vorkommen – alle anderen sind radioaktive Elemente. Von den radioaktiven Elementen sind nur Bismut, Thorium und Uran in größeren Mengen in der Natur vorhanden,<ref name="Lindner" /> da diese Elemente [[Halbwertszeit]]en in der Größenordnung des Alters der Erde oder länger haben. Alle anderen radioaktiven Elemente sind bis auf ein Isotop des Plutoniums entweder wie das Radium intermediäre Zerfallsprodukte einer der drei natürlichen radioaktiven [[Zerfallsreihe]]n oder entstehen bei seltenen natürlichen [[Kernreaktion]]en oder durch Spontanspaltung von Uran und Thorium. Elemente mit Ordnungszahlen über 94 können nur künstlich hergestellt werden; obwohl sie ebenfalls bei der Elementsynthese in einer [[Supernova]] entstehen, wurden aufgrund ihrer kurzen Halbwertszeiten bis heute noch keine Spuren von ihnen in der Natur gefunden. Das letzte bislang nachgewiesene Element ist Oganesson mit der Ordnungszahl 118, dieses hat allerdings nur eine Halbwertszeit von 0,89 ms. Vermutlich gibt es bei höheren Ordnungszahlen eine [[Insel der Stabilität]].<ref name="spektrum-603750" />

== Atommassen ==
Da die Anzahl der Protonen im Atomkern mit der Ordnungszahl des Atoms identisch ist, nimmt die [[Atommasse]] mit der Ordnungszahl zu. Während die Ordnungszahl von einem Element zum nächsten jedoch stets um eine Einheit zunimmt, verläuft die Zunahme der Atommassen deutlich unregelmäßiger.

Die Masse eines [[Proton]]s beträgt 1,0073 atomare Masseneinheiten (1 [[Atomare Masseneinheit|u]] = 1,66·10<sup>−27</sup> kg), die eines [[Neutron]]s 1,0087 u.<ref name="HoWi_89" /> Die Masse eines Elektrons von 0,0005 u ist dem gegenüber meist vernachlässigbar. Die Masse eines aus einem Proton und einem Elektron bestehenden Wasserstoffatoms beträgt 1,0078 u. Da alle Atome eine jeweils ganzzahlige Anzahl von Protonen und Neutronen (mit jeweils etwa 1 u Masse) im Kern besitzen, haben sie grundsätzlich auch eine in guter Näherung ganzzahlige Atommasse, die gerundet der Anzahl der im Kern enthaltenen Protonen und Neutronen entspricht<ref name="HoWi_71" /> (die Atommassen sind meist etwas kleiner als eine ganze Zahl, der „[[Massendefekt]]“ entspricht der bei der Bildung des Kerns freigesetzten Bindungsenergie<ref name="HoWi_72f" />). Im scheinbaren Widerspruch dazu weichen jedoch einige der Massenangaben im Periodensystem deutlich von der Ganzzahligkeit ab. Für das Chlor beispielsweise findet sich die Angabe 35,45 u.<ref name="HoWi_Tafel1" />

{| class="wikitable float-right" style="text-align:center"
|-
! Ele-<br />ment
! Massen-<br />zahl<br />(Isotop)
! Natürliche<br />Häufigkeit<ref name="HoWi_AnhangIII" />
! Atom-<br />masse<ref name="HoWi_AnhangIII" /><br />(u)
! Mittlere<br />Atommasse<br />(u)
|- class="hintergrundfarbe-basis"
| … || … || … || … || …
|-
| '''<sub>15</sub>P''' || 31 || 100 %{{0|,000}} || 30,97 || 30,97
|- class="hintergrundfarbe-basis"
|rowspan="4"|'''<sub>16</sub>S'''
| 32
| {{0}}95,02 %{{0}}
| 31,97
|rowspan="4"| 32,06
|- class="hintergrundfarbe-basis"
|33
| {{0|00}}0,75 %{{0}}
| 32,97
|- class="hintergrundfarbe-basis"
| 34
| {{0|00}}4,21 %{{0}}
| 33,97
|- class="hintergrundfarbe-basis"
| 36
| {{0|00}}0,02 %{{0}}
| 35,97
|-
|rowspan="2"|'''<sub>17</sub>Cl'''
| 35
| {{0}}75,77 %{{0}}
| 34,97
|rowspan="2"| 35,45
|-
| 37
| {{0}}24,23 %{{0}}
| 36,97
|- class="hintergrundfarbe-basis"
|rowspan="3"|'''<sub>18</sub>Ar'''
| 36
| {{0|00}}0,337 %
| 35,97
|rowspan="3"| 39,95
|- class="hintergrundfarbe-basis"
| 38
| {{0|00}}0,063 %
| 37,96
|- class="hintergrundfarbe-basis"
| 40
| {{0}}99,600 %
| 39,96
|-
| … || … || … || … || …
|}

Der Grund dafür ist, dass zwei Atome mit derselben Anzahl von Protonen unterschiedliche Zahlen von Neutronen besitzen können. Solche Atome haben dieselbe Ordnungszahl und damit dasselbe chemische Verhalten, gehören also definitionsgemäß zum selben chemischen Element und befinden sich daher am selben Platz im Periodensystem. Weil sie aber verschiedene Neutronenzahlen besitzen, sind sie verschiedene „[[Isotop]]e“ dieses Elements (von {{grcS|ἴσος}} ''ísos'' „gleich“ und {{lang|grc|τόπος}} ''tópos'' „Ort, Stelle“).

Die 20 Elemente
:<math>\mathrm{{}_{4}Be} \quad \mathrm{{}_{9}F} \quad \mathrm{{}_{11}Na} \quad \mathrm{{}_{13}Al} \quad \mathrm{{}_{15}P} \quad \mathrm{{}_{21}Sc} \quad \mathrm{{}_{25}Mn}</math>
:<math>\mathrm{{}_{27}Co} \quad \mathrm{{}_{33}As} \quad \mathrm{{}_{39}Y} \quad \mathrm{{}_{41}Nb} \quad \mathrm{{}_{45}Rh} \quad \mathrm{{}_{53}I} \quad \mathrm{{}_{55}Cs}</math>
:<math>\mathrm{{}_{59}Pr} \quad \mathrm{{}_{65}Tb} \quad \mathrm{{}_{67}Ho} \quad \mathrm{{}_{69}Tm} \quad \mathrm{{}_{79}Au} \quad \mathrm{{}_{83}Bi}</math>
bestehen nur aus einem einzigen natürlich vorkommenden Isotop, sie sind [[Reinelement]]e.<ref name="HoWi_71" /> Die anderen Elemente sind [[Mischelement]]e; sie bestehen in ihrem natürlichen Vorkommen aus einer Mischung verschiedener Isotope.<ref name="HoWi_71" /> Für diese Mischelemente ist im Periodensystem die ''mittlere Atommasse'' der natürlich vorkommenden Isotopenmischung eingetragen. Das natürlich vorkommende Chlor beispielsweise besteht zu 75,77 % aus dem Chlor-Isotop mit der [[Massenzahl]] 35 (mit 17 Protonen und 18 Neutronen im Kern) und zu 24,23 % aus dem Chlor-Isotop 37 (17 Protonen und 20 Neutronen).<ref name="HoWi_479" /> Seine mittlere Atommasse ist das mit der Häufigkeit gewichtete Mittel aus den (beinahe ganzzahligen) Atommassen 34,97 u und 36,97 u,<ref name="HoWi_AnhangIII" /> beträgt also die oben genannten 35,45 u.

Haben die Isotope zweier im Periodensystem aufeinanderfolgender Elemente sehr verschiedene Häufigkeitsverteilungen, kann es vorkommen, dass die mittlere Atommasse vom einen Element zum nächsten abnimmt. So hat das auf das <sub>18</sub>Argon folgende <sub>19</sub>Kalium zwar eine höhere Ordnungszahl, aber eine kleinere mittlere Atommasse. Dasselbe gilt für <sub>27</sub>Cobalt und <sub>28</sub>Nickel, <sub>52</sub>Tellur und <sub>53</sub>Iod, sowie <sub>90</sub>Thorium und <sub>91</sub>Protactinium.

Da die Atommassen (von den erwähnten Ausnahmen abgesehen) einigermaßen regelmäßig mit der Ordnungszahl anwachsen, konnten sie im 19. Jahrhundert erfolgreich anstelle des eigentlichen Ordnungsprinzips, der noch unbekannten Ordnungszahl, der Suche nach Gesetzmäßigkeiten zugrunde gelegt werden.

== Geschichte ==
[[Datei:The Soviet Union 1969 CPA 3762 sheet of 1 (Mendeleev and Periodic Law).jpg|mini|hochkant=1|Briefmarkenblock der [[UdSSR]] (1969) zur Ehrung von [[Dmitri Iwanowitsch Mendelejew|Dmitri I.&nbsp;Mendelejew]], anlässlich des 100.&nbsp;Jahrestages seines richtungweisenden Vortrages zu den [[Dmitri Iwanowitsch Mendelejew#Kernthesen zum Periodensystem|Kernthesen zum Periodensystem]] vor der ''Russischen Gesellschaft für Chemie'' im März 1869]]
{{Siehe auch|Etymologische Liste der chemischen Elemente}}

=== Elemente ===
Im [[Antikes Griechenland|antiken Griechenland]] und im [[Chinesisches Altertum|antiken China]] wurde bereits vor mehr als 2000 Jahren spekuliert, dass die Vielzahl der [[Phänomen|Erscheinungen]] in der Natur sich auf eine kleine Anzahl von „Elementen“ zurückführen lassen müsse. In Griechenland vertrat [[Empedokles]] die [[Vier-Elemente-Lehre]] mit den Elementen [[Feuer]], [[Wasser]], [[Erde]] und [[Luft]].<ref name="Römpp_Elemente" /> In China gab es in der [[Fünf-Elemente-Lehre]] die Elemente [[Holz]], Feuer, Erde, Metall und Wasser.

Der heutige Begriff eines Elements als eines nicht weiter zerlegbaren Stoffes geht auf [[Joachim Jungius]] und [[Robert Boyle]] Mitte des 17. Jahrhunderts zurück.<ref name="Römpp_Elemente" /> [[Antoine Laurent de Lavoisier]] legte 1789 eine erste systematische, 33 Einträge umfassende Tabelle mit vermuteten „einfachen Stoffen“ vor,<ref name="Ihde_78f" /> von denen in der Tat 21 bereits Elemente im heutigen Sinn waren.<ref name="Römpp_Elemente" /> Über die innere Struktur der Elemente und damit aller Materie überhaupt herrschte allerdings noch völlige Unklarheit. Gemäß [[John Dalton#Zur Atomtheorie|John Daltons Atomhypothese]] (1808) setzen sich alle Stoffe aus kleinsten, nicht weiter teilbaren „Atomen“ zusammen, wobei die Atome eines chemischen Elements untereinander identisch, aber von den Atomen eines anderen Elements in Form und Gewicht verschieden sind.<ref name="Jaffe_91" /> Chemische Reaktionen waren gemäß der Hypothese als Umgruppierungen der unzerstörbaren Atome anzusehen, und auch die Gesetze der [[Gesetz der konstanten Proportionen|konstanten Proportionen]]<ref name="Jaffe_91ff" /> und der [[Gesetz der multiplen Proportionen|multiplen Proportionen]]<ref name="Jaffe_94" /> war damit leicht erklärbar. Obwohl Atome von vielen Chemikern als Arbeitshypothese akzeptiert wurden, lag kein Beweis für ihre Existenz vor.

=== Atommassen ===
Während die [[Dichte]]n der verschiedenen Elemente schon lange bekannt waren, war es wegen der Unkenntnis über die Anzahl und die Größe der Atome nicht möglich, deren absolute Massen zu ermitteln. Dalton hatte bereits eine auf den konstanten Proportionen beruhende, 14 Elemente umfassende und noch ziemlich ungenaue Liste von Verhältnissen der Atommassen zueinander erstellt.<ref name="Jaffe_94" />

[[William Prout]] bemerkte, dass viele Atommassen ungefähr ganzzahlige Vielfache der Atommasse des Wasserstoffs waren und stellte 1815 die Hypothese auf, dass alle Elemente aus entsprechenden Mengen Wasserstoff als „Ursubstanz“ zusammengesetzt seien.<ref name="Jaffe_229f" /> Die bislang als nicht-ganzzahlig gelisteten Atommassen würden sich bei genaueren Messungen schon noch als ganzzahlig herausstellen.<ref name="Jaffe_229f" /> Prouts Hypothese veranlasste genauere Massenbestimmungen, hauptsächlich durch [[Jöns Jakob Berzelius]] und [[Jean Servais Stas]], die die Nicht-Ganzzahligkeit vieler Atommassen bestätigten und damit Prouts Hypothese widerlegten, wegen ihrer deutlich verbesserten Genauigkeit aber auch als Grundstock für zuverlässigere Untersuchungen dienten.<ref name="Jaffe_229f" /> Der Grund für die auffallend große Zahl von Elementen mit ungefähr ganzzahligen Atommassen blieb freilich ungeklärt.<ref name="Scerri_PS_41" />

In den 1850er-Jahren griff [[Stanislao Cannizzaro]] die von [[Amedeo Avogadro]] 1811 aufgestellte, aber bislang unbeachtet gebliebene Hypothese wieder auf, dass gleiche Volumina verschiedener Gase bei gleicher Temperatur und gleichem Druck die gleiche Anzahl von Teilchen enthalten. Diese Hypothese erlaubte es, die Massen gleicher (wenn auch unbekannter) Anzahlen von Atomen in gasförmigen Verbindungen systematisch miteinander zu vergleichen und so unter Bezug auf ein Referenzelement die relativen Atommassen der Elemente zu ermitteln.<ref name="Jaffe_116ff" /> Mit ihrer Hilfe konnten auch zahlreiche bislang falsch angenommene [[Stöchiometrie|Mengenverhältnisse]] in chemischen Verbindungen korrigiert werden.<ref name="Scerri_PS_63ff" /> Auf dieser Grundlage veröffentlichte Cannizzaro zwischen 1858 und 1860 als Vorbereitung auf den [[Karlsruher Kongress]] (den auch Meyer und Mendelejew besuchten) zuverlässigere und konsistente Atommassen, die in den 1860er-Jahren schnelle Fortschritte bei der Entwicklung periodischer Systeme erlaubten.<ref name="Scerri_PS_66" />

=== Vorläufer des Periodensystems ===
Anfang des 19. Jahrhunderts wurde bereits nach Regelmäßigkeiten in den Beziehungen zwischen den Elementen gesucht. Hindernisse waren dabei unter anderem die Unsicherheiten in den Atommassen und der Umstand, dass zahlreiche Elemente noch gar nicht bekannt waren.<ref name="Ihde_256" /> [[Johann Wolfgang Döbereiner|Döbereiner]] stellte erstmals einen Zusammenhang zwischen der Atommasse und den chemischen Eigenschaften einzelner Elemente fest. Im Jahr 1824 veröffentlichte [[Johann Ludwig Falckner|Falckner]] ein System natürlicher Elementfamilien.<ref name="NCT20" /> [[Leopold Gmelin|Gmelin]] erstellte 1843 eine tabellarische Sortierung der Elemente.<ref name="Renatus" /> Weitere Pioniere, die auch Mendelejew kannte, waren [[Max Pettenkofer|Pettenkofer]] (1850), [[William Odling|Odling]] (1857), [[Jean Baptiste André Dumas|Dumas]] (1858) und [[Ernst Lenßen|Lenßen]] (1857).<ref name="Römpp_PS" /> [[Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois|Chancourtois]] entwickelte 1862 eine dreidimensionale Darstellung, wobei er die Elemente nach steigenden Atommassen schraubenförmig auf einem Zylinder anordnete.<ref name="Römpp_PS" /> Auch von [[Gustavus Hinrichs|Hinrichs]] (1864), [[Heinrich Adolph Baumhauer|Baumhauer]] (1867) und [[Julius Quaglio|Quaglio]] (1871) wurden Versuche unternommen, das System spiralförmig darzustellen.<ref name="Römpp_PS" /> 1863/64 stellte [[John Alexander Reina Newlands|Newlands]] eine nach Atommassen geordnete Tabelle der Elemente in Achtergruppen (Gesetz der Oktaven) auf.<ref name="Römpp_PS" />

=== Johann Wolfgang Döbereiner (Triadensystem) ===
[[Datei:JohannWolfgangDoebereiner.jpg|mini|hochkant=1|Johann Wolfgang Döbereiner]]
[[Johann Wolfgang Döbereiner]] unternahm den ersten Versuch, Elemente nach erkannten Gesetzmäßigkeiten zu ordnen.<ref name="HoWi_78" /> Im Jahre 1817<ref name="Scerri_PS_42f" /> bestimmte er die Molekülmasse von Strontiumoxid <math>\mathrm{SrO}</math> und fand (in dem von ihm benutzten Massensystem) den Wert 50. Döbereiner bemerkte, dass dies genau das arithmetische Mittel aus den Massen von Calciumoxid <math>\mathrm{CaO}</math> (27,5) und Bariumoxid <math>\mathrm{BaO}</math> (72,5) war:
:<math>\begin{align}
(\mathrm{CaO} + \mathrm{BaO})/2 \, = \, (27{,}5 + 72{,}5)/2 & = 50 \\
 \mathrm{SrO} & = 50
\end{align}</math>

Hieraus schöpfte er anfänglich den Verdacht, Strontium bestünde aus Barium und Calcium, was er aber in entsprechenden Versuchen hierzu nicht bestätigt fand.<ref name="Wurzer" />

Aus moderner Sicht sind Calcium, Strontium und Barium drei im Periodensystem untereinander stehende Elemente aus der Gruppe der Erdalkalimetalle, was ihre identischen Wertigkeiten und daher ihre Ähnlichkeit bei der Bildung von Oxiden <math>\mathrm{x + O}</math> begründet. Da in diesem Bereich des Periodensystems die Periodenlänge 18 Elemente beträgt (eine Periode umfasst hier acht Hauptgruppen und zehn Nebengruppen), weisen sie untereinander dieselbe Differenz der Ordnungszahlen auf (18, Döbereiner noch unbekannt):

:<math>\mathrm{{}_{4}Be} \quad \xrightarrow[+8]{} \quad \mathrm{{}_{12}Mg} \quad \xrightarrow[+8]{} \quad { \color{BrickRed} \mathbf{{}_{20}Ca} \quad \xrightarrow[\mathbf{+18}]{} \quad \mathbf{{}_{38}Sr} \quad \xrightarrow[\mathbf{+18}]{} \quad \mathbf{{}_{56}Ba} } \quad \xrightarrow[+32]{} \quad \mathrm{{}_{88}Ra}</math>

und daher auch ungefähr dieselbe Differenz der Atommassen (knapp 50 u).

<!-- [[Datei:Leopold Gmelin.jpg|mini|hochkant=1.0|Leopold Gmelin]] -->
Leopold Gmelin bemerkte 1827 in seinem ''„Handbuch der theoretischen Chemie“'' bezüglich der Atommassen „einige merkwürdige Verhältnisse, welche ohne Zweifel mit dem innersten Wesen der Stoffe zusammenhängen.“<ref name="Gmelin1827_35f" /> Unter anderem wies er auf eine weitere Dreiergruppe hin, nämlich Lithium, Natrium und Kalium. Bildet man das arithmetische Mittel der Atommassen von Lithium und Kalium, „so erhält man ziemlich genau [die Atommasse] des Natriums, welches Metall auch in seinen chemischen Beziehungen zwischen die beiden genannten zu stehen kömmt<!-- sic -->.“<ref name="Gmelin1827_35f" />

{| style="float:right; text-align:center; margin:0 1em 0 1em;" cellpadding="3" cellspacing="1"
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|-
|colspan="18"|Lage der vier Triaden im modernen Periodensystem
|}
Döbereiner veröffentlichte 1829 einen ausführlicheren ''„Versuch zu einer Gruppirung<!-- sic! --> der elementaren Stoffe nach ihrer Analogie“.''<ref name="Döbereiner1829" /> Eine neu aufgefundene Triade enthielt mit Chlor und Iod sowie dem erst im vorhergehenden Jahr<ref name="Scerri_PS_43" /> isolierten Brom „drei Salzbildner“. Der Vergleich unter Verwendung der von Berzelius bestimmten Atommassen ergab<ref name="Scerri_PS_43a" />
:<math>\begin{align}
(\mathrm{Cl} + \mathrm{I})/2 \, = \, (35{,}470 + 126{,}470)/2 & = 80{,}970 \\
 \mathrm{Br} & = 78{,}383
\end{align}</math>
Eine weitere neu gefundene Triade umfasste Schwefel, Selen und Tellur, die sich alle „mit dem Wasserstoff zu eigenthümlichen<!-- sic --> Wasserstoffsäuren verbinden“:
:<math>\begin{align}
(\mathrm{S} + \mathrm{Te})/2 \, = \, (32{,}239 + 129{,}243)/2 & = 84{,}241 \\
 \mathrm{Se} & = 79{,}5
\end{align}</math>
Bei seinen Ordnungsversuchen legte Döbereiner Wert darauf, dass die zu einer Triade vereinigten Elemente auch tatsächlich chemische Ähnlichkeit aufwiesen: „Der Umstand, dass das arithmetische Mittel der Atomgewichte des Sauerstoffs = 16,026 und des Kohlenstoffs = 12,256 das Atomengewicht<!-- sic --> des Stickstoffs = 14,138 ausdrückt, kann hier nicht in Betracht kommen, weil zwischen diesen drei Stoffen keine Analogie statt findet.“ Ebenso bestand er auf der besonderen Bedeutung der Zahl drei. Die untereinander sehr ähnlichen Elemente Eisen, Mangan, Nickel, Cobalt, Zink und Kupfer stellten ein Problem für ihn dar, denn „wie soll man sie ordnen, wenn die Dreiheit (Trias) als Princip<!-- sic --> der Gruppirung<!-- sic --> angenommen wird?“

{| class="float-right" style="text-align:center"
|-
! ||O || || || || || || ||N || || || || || || || ||H ||
|-
! F||Cl||Br ||J || || || || || || || || || || || ||L ||Na|| K
|-
! ||S ||Se ||Te|| || || || || || || || || ||Mg||Ca||Sr||Ba||
|-
! || ||P&nbsp;||As||Sb|| || || || || || || ||&nbsp;G||Y ||Ce||La|| ||
|-
! || || C ||B ||Si|| || || || || || || || Zr ||Th||Al|| || ||
|-
! || || ||Ti||Ta||W || || || || || ||Sn|| Cd ||Zn|| || || ||
|-
! || || || ||Mo||V ||Cr||&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;||U ||Mn||Co||Ni|| Fe || || || || ||
|-
! || || || || ||
! colspan="6"| Bi&nbsp;&nbsp; Pb&nbsp;&nbsp; Ag&nbsp;&nbsp; Hg&nbsp;&nbsp; Cu|| || || || || ||
|-
! || || || || ||
! colspan="6"| Os&nbsp;&nbsp; Ir&nbsp;&nbsp; R&nbsp;&nbsp; Pt&nbsp;&nbsp; Pd&nbsp;&nbsp; Au|| || || || || ||
|}
Hatte Gmelin 1827 noch die damals bekannten 51 Elemente einzeln in einer V-förmigen Anordnung dargestellt, um ihre „Verwandtschaft und Verschiedenheit“ anschaulich aufzuzeigen,<ref name="Gmelin1827_192" /> war er 1843 dazu übergegangen, die 55 bekannten Elemente „je nach ihren physischen und chemischen Verhältnissen“ in Gruppen von meist drei Elementen zusammenzufassen, die dann wiederum „nach ihren Ähnlichkeiten“ in einem nach ansteigender Elektropositivität gereihten V-förmigen Schema angeordnet waren.<ref name="Gmelin1843_457" /> In einigen von Gmelins Gruppen lassen sich heutige Hauptgruppen wiedererkennen ('''R''' = Rhodium, heute Rh; '''L''' = Lithium, heute Li; '''G''' = Glycium, heute Beryllium Be).

Ernst Lenßen konnte 1857 praktisch alle damals bekannten Elemente in 20 Triaden einteilen<ref name="Scerri_PS_55f" /><ref name="Lenßen1" /> (war dabei aber bezüglich der chemischen Ähnlichkeit weniger streng als Döbereiner). Er stellte sogar Dreiergruppen von Triaden zu „Enneaden“ (Neunergruppen) zusammen, in denen die Atommassen der jeweils mittleren Triaden wiederum über die Mittelwerts-Regel zusammenhingen.<ref name="Scerri_PS_55f" /> Er sagte anhand seines Systems unter anderem die Atommassen der zwar schon entdeckten aber noch nicht isolierten Elemente Erbium und Terbium voraus, keine seiner Voraussagen war jedoch erfolgreich.<ref name="Scerri_PS_55f" /> Er versuchte auch, Zusammenhänge mit anderen physikalischen und chemischen Eigenschaften herzustellen.<ref name="Lenßen1" /><ref name="Lenßen2" />

=== John A. R. Newlands (Gesetz der Oktaven) ===
[[Datei:John Alexander Reina Newlands.jpg|mini|hochkant=0.8|John A. R. Newlands]]
Die bisherigen Ordnungsversuche waren größtenteils darauf beschränkt, isolierte Gruppen mit jeweils untereinander ähnlichen Elementen ausfindig zu machen.<ref name="Scerri_PS_68" /> John Alexander Reina Newlands veröffentlichte 1864 eine Tabelle mit 24 Elementen (und einer Leerstelle für ein vermeintlich noch unentdecktes Element), in der die Elemente zwar wie üblich in der Reihenfolge wachsender Atommassen angeordnet waren, in der er aber nicht auf Muster in den Atommassen-Unterschieden, sondern auf sich wiederholende Unterschiede in den Platznummern ähnlicher Elemente hinwies.<ref name="Scerri_PS_76f" /> Dies war das erste ''periodische System'', also eine Zusammenstellung von Elementen, die zeigt, dass sich die Eigenschaften der Elemente nach gewissen gleichmäßigen Intervallen wiederholen.<ref name="Scerri_PS_76f" /> Newlands war auch der erste, der die aus der Atommasse folgende Reihenfolge der Elemente Iod und Tellur vertauschte und der aus den chemischen Eigenschaften folgenden Anordnung den Vorzug gab.<ref name="Scerri_PS_76f" />

Im Jahr 1865 entwickelte Newlands ein weiteres System, das nun 65 Elemente umfasste.<ref name="Scerri_PS_76f" /> Es sollte zeigen, dass sich die chemischen Eigenschaften in jeder achten Position wiederholen, was er mit den Oktaven aus der Musik verglich.<ref name="Scerri_PS_76f" /> (Da die Edelgase noch nicht entdeckt waren, betrug die Periodenlänge in den ersten Perioden von Newlands Tabelle eigentlich sieben Elemente. Da er aber ''beide'' sich ähnelnde Elemente mitzählte, so wie man auch die [[Oktave]] in der Musik z.&nbsp;B. von einem C bis zum nächsten C inklusive zählt, ergibt sich eine Periodenlänge von 8.)<ref name="Scerri_PS_76f" />
:[[Datei:PTE-Law of Octaves.svg|mini|hochkant=1.8|links|Das Gesetz der Oktaven nach John A. R. Newlands]]
Newlands nannte diese Beziehung der Elemente untereinander das „Gesetz der Oktaven“, womit zum ersten Mal das Wiederholungsmuster in den Elementeigenschaften als Naturgesetz betrachtet wurde.<ref name="Scerri_PS_76f" /> Auf die ersten beiden Perioden lässt sich das Gesetz der Oktaven perfekt anwenden, weil dann aber (wie man heute weiß) die Perioden länger werden, war das Gesetz in den darauffolgenden Perioden weniger erfolgreich.<ref name="Scerri_PS_76f" />

Auf Newlands geht die erste zutreffende Vorhersage eines noch unentdeckten Elements zurück: Aufgrund einer Lücke in einer seiner Tabellen sagte er 1864 die Existenz eines Elements mit der Atommasse 73 zwischen Silizium und Zinn voraus.<ref name="GreenwoodEarnshaw_29" /> Dem entspricht in der angekündigten Position und mit der Atommasse 72,61 das 1886 entdeckte Germanium.<ref name="GreenwoodEarnshaw_29" /> Seine Vorhersagen noch unbekannter Elemente zwischen Rhodium und Iridium sowie zwischen Palladium und Platin trafen jedoch nicht ein.<ref name="GreenwoodEarnshaw_29" />

Die Entdeckung der Periodizität wird gelegentlich auch [[Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois]] zugeschrieben, der 1862 die Elemente nach steigender Atommasse entlang einer dreidimensionalen Schraube so anordnete, dass eine Schraubenwindung 16 Einheiten entsprach, Elemente im Abstand von 16 Einheiten also senkrecht übereinander zu stehen kamen.<ref name="Scerri_PS_68f" /> Sein System blieb jedoch weitgehend unbeachtet und er entwickelte es nicht weiter.<ref name="Scerri_PS_68f" />

=== Dmitri Mendelejew und Lothar Meyer (Periodensystem) ===
Das moderne Periodensystem wurde von [[Lothar Meyer]] und [[Dmitri Iwanowitsch Mendelejew]] entwickelt.<ref name="books-AJz4BQAAQBAJ-52" /> Beide publizierten ihre Ergebnisse im Jahre 1869 und erhielten für ihre Arbeit 1882 gemeinsam die [[Davy-Medaille]] der britischen [[Royal Society]].<ref>{{Internetquelle |url=https://royalsociety.org/medals-and-prizes/davy-medal/ |titel=Davy Medal {{!}} Royal Society |datum=2023-11-30 |sprache=en |abruf=2024-05-15}}</ref>

Mendelejew wird häufiger als Meyer als Begründer des heutigen Periodensystems genannt.<ref name="Scerri SHI" /> Zum einen, weil Meyers Periodensystem ein paar Monate später veröffentlicht wurde, zum anderen, weil Mendelejew Voraussagen zu den Eigenschaften der noch nicht entdeckten Elemente machte.<ref name="Scerri SHI" /> In Russland wird auch heute noch das Periodensystem als ''Tabliza Mendelejewa'' („Mendelejews Tabelle“) bezeichnet. Weder Mendelejew noch Meyer kannten die Arbeiten des jeweils Anderen zum Periodensystem.<ref name="vanSpronsen" /><ref name="Römpp_PS" /> Die Arbeiten von Béguyer de Chancourtois von 1862, Newlands von 1863/64 oder Hinrichs von 1866/67 waren Mendelejew auch nicht bekannt.<ref name="Römpp_PS" />

==== Lothar Meyer ====
[[Datei:Lothar meyer.jpg|mini|hochkant=0.8|Lothar Meyer]]
[[Datei:Periodic table Meyer 1864.png|hochkant=1.8|mini|Erstes Periodensystem von Lothar Meyer (1864)]]
In seinem 1864 erschienenen Lehrbuch ''„Die modernen Theorien der Chemie“'' präsentierte Meyer bereits eine 28 Elemente enthaltende und nach steigenden Atommassen geordnete Tabelle.<ref name="Meyer1864_137" /> Die Unterteilung in Zeilen war so vorgenommen, dass jede Spalte (den heutigen Hauptgruppen entsprechend) Elemente derselben Wertigkeit enthielt und die Wertigkeit sich von einer Spalte zur nächsten um eine Einheit änderte. Meyer wies darauf hin, dass die Differenz der Atommassen zwischen dem ersten und zweiten Element jeder Spalte ungefähr 16 betrug, die nächsten beiden Differenzen um etwa 46 schwankten und die letzte Differenz stets etwa 87 bis 90 betrug.<ref name="Meyer1864_138" /> Er äußerte die Vermutung, dies könne – ähnlich wie bei [[Homologe Reihe|homologen Reihen]] von Molekülen – auf den systematischen Aufbau der Atome aus kleineren Bestandteilen hinweisen.<ref name="Meyer1864_136" /><ref name="Scerri_PS_94" />

Die Elemente Tellur und Iod hatte Meyer, ihren chemischen Eigenschaften entsprechend, gegenüber der aus den Atommassen folgenden Reihenfolge vertauscht.<ref name="Scerri_PS_96" /> Meyer hatte einige Lücken in der Tabelle lassen müssen, darunter eine zwischen Silizium und Zinn, in der gemäß seinem Differenzenschema ein Element der Atommasse 73 zu erwarten war.<ref name="Scerri_PS_96" /> Das fehlende Element war das 1886 entdeckte Germanium mit der Atommasse 72,61. Eine weitere, nicht nach Atommassen geordnete Tabelle enthielt 22 Elemente, die Meyer nicht in seinem Schema untergebracht hatte – sie entsprechen den heutigen Übergangsmetallen.<ref name="Scerri_PS_96" />

Im Jahre 1870 (eingereicht im Dezember 1869, ein knappes Jahr nach Mendelejews erster Publikation eines Periodensystems) veröffentlichte Meyer eine erweiterte Version seiner Tabelle, in der es ihm unter Verwendung aktualisierter Atommassen gelungen war, „sämmtliche<!-- sic --> bis jetzt hinreichend bekannten Elemente demselben Schema einzuordnen“.<ref name="Meyer1870" /> Die Perioden verliefen in diesem System senkrecht, die Gruppen waagerecht. Die (noch nicht so genannten) Übergangsmetalle waren jetzt Teil der Tabelle. Sie waren ähnlich wie bei einem Kurzperiodensystem in Perioden angeordnet, die sich mit den (noch nicht so genannten) Hauptgruppen abwechselten.

Um die Variation der Eigenschaften entlang der Perioden zu illustrieren, fügte Meyer ein Diagramm an, das die periodisch variierenden Atomvolumina in Abhängigkeit von der Atommasse zeigt (ähnlich dem Diagramm im Abschnitt [[#Atomradius|Atomradius]]). Diese Veranschaulichung trug erheblich zur Akzeptanz des Periodensystems bei.<ref name="Scerri_PS_98" /> Meyer erörterte verschiedene mit den Atomvolumina parallel laufende und damit ebenfalls periodische physikalische Eigenschaften der Atome, wie etwa die Dichten, Flüchtigkeit, Dehnbarkeit, Sprödigkeit oder die spezifische Wärme.<ref name="Meyer1870" />

==== Dmitri Mendelejew ====
[[Datei:DIMendeleevCab.jpg|mini|hochkant=0.8|Dmitri Mendelejew]]
[[Datei:Mendeleev's 1869 periodic table.svg|mini|hochkant=1.5|Periodensystem von Dmitri Iwano&shy;witsch Mendelejew (1869)<ref name="Mendelejew_Experiment" />]]
[[Datei:Erfindung des Periodensystems.webm|hochkant=1.5|mini|Video: Dmitri Mendelejew entwickelt das Periodensystem (3:47 min)]]
Mit dem Periodensystem in seiner heutigen Form ist hauptsächlich Mendelejews Name verbunden.<ref name="Scerri_PS_101" /> Sein Periodensystem war vollständiger als andere Systeme jener Zeit,<ref name="Scerri_PS_123" /> er bewarb und verteidigte sein System engagiert,<ref name="Scerri_PS_101" /> arbeitete es über Jahrzehnte hinweg immer weiter aus<ref name="Scerri_PS_101" /> und nutzte es für weit umfangreichere und detailliertere Vorhersagen als andere Ersteller periodischer Systeme.<ref name="Scerri_PS_117" />

Auf der Suche nach einem Gliederungsschema für sein Chemielehrbuch erstellte Mendelejew am {{JULGREGDATUM|1|3|1869}} einen ersten Entwurf seiner Version des Periodensystems.<ref name="Scerri_PS_105" /> Noch im März<ref name="Scerri_PS_106" /> veröffentlichte er sein System mit einer ausführlichen Erläuterung in der [[Journal der russischen physikalisch-chemischen Gesellschaft|Zeitschrift der Russischen Chemischen Gesellschaft]].<ref name="Mendelejeff_JRCG_1869" />

Er wies ausdrücklich darauf hin, dass die meisten Eigenschaften der Elemente nicht als eindeutiges Ordnungsprinzip geeignet sind. So können beispielsweise die meisten Elemente verschiedene Wertigkeiten annehmen. Die meisten Eigenschaften der freien Elemente hängen von der jeweils vorliegenden Modifikation ab (Graphit und Diamant etwa sind Modifikationen des Kohlenstoffs mit deutlich unterschiedlichen Eigenschaften), und so weiter. Die einzige eindeutige und zahlenmäßig erfassbare Eigenschaft eines Elements, die sowohl in allen Modifikationen des freien Elements als auch in allen seinen Verbindungen erhalten bleibe, sei dessen Atommasse<ref name="Mendelejeff_JRCG_1869" /> (die Ordnungszahl als eine weitere solche Eigenschaft war Mendelejew noch unbekannt).

Er ordnete die Elemente der bereits als zusammengehörig bekannten „natürlichen Gruppen“<!-- S. 25 --> (wie etwa der Halogene, der Erdalkalimetalle, der Stickstoffgruppe usw.<!-- S. 25 -->) nach ihren Atommassen und fand, dass diese Anordnung ohne weiteres Zutun „der unter den Elementen herrschenden natürlichen Aehnlichkeit“ entsprach.<ref name="Mendelejeff_JRCG_1869" /> Er stellte fest: „Die nach der Größe ihres Atomgewichtes angeordneten Elemente zeigen eine deutliche Periodicität ihrer Eigenschaften,“<!-- S. 38 --><ref name="Mendelejeff_JRCG_1869" /> und versuchte, auf dieser Grundlage auch die übrigen Elemente gemäß ihrem chemischen Verhalten in das Schema einzupassen.

In diesem Artikel sagte Mendelejew bereits aufgrund von Lücken, die in seinem System geblieben waren, die Existenz von zwei neuen Elementen mit Atommassen zwischen 65 und 75 voraus, die dem Aluminium und Silicium ähneln sollten.<ref name="Mendelejeff_ZfC_1869" /> Auch Mendelejew hatte wie einige seiner Vorgänger Tellur und Iod gegenüber der aus den Atommassen folgenden Reihenfolge vertauscht. Seine Vorhersage, dass die Atommasse des Tellurs korrigiert werden müsse, weil sie gemäß seinem System nicht 128 sein könne und vielmehr zwischen 123 und 126 liegen müsse,<ref name="Mendelejeff_ZfC_1869" /> traf jedoch nicht ein – hier liegt tatsächlich eine Unregelmäßigkeit der Atommassen vor. Noch im selben Jahr erschienen auch zwei kurze deutschsprachige Beschreibungen des neuen Systems.<ref name="Mendelejeff_ZfC_1869" /><ref name="Mendelejeff_Richter_1869" />

Im Jahr 1871 erschien ein umfangreicher Artikel, in dem Mendelejew zwei weiterentwickelte Varianten seines Periodensystems vorstellte.<ref name="Mendelejeff_JRCG_1871" /> Eine dieser Varianten war das erste Kurzperiodensystem.<ref name="Ihde_246" /> In diesem Artikel demonstrierte er unter anderem, wie sich anhand des Periodensystems die Atommasse eines Elements ermitteln oder korrigieren ließ, wenn sein chemisches Verhalten bekannt war. Der Artikel enthält auch die drei bekanntesten Vorhersagen über die Eigenschaften noch unbekannter Elemente, deren Existenz Mendelejew aus verbliebenen Lücken in seinem Periodensystem erschloss. Durch geschickte Interpolation zwischen den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Nachbarelemente gelang es ihm, zahlreiche Eigenschaften der noch unbekannten Elemente zutreffend vorherzusagen.<ref name="Scerri_PS_131ff" />

Mendelejew benannte die unbekannten Elemente nach dem in seinem Kurzperiodensystem jeweils über der betreffenden Lücke stehenden Element unter Anfügung der Vorsilbe ''[[Eka (Chemie)|Eka]]'' ([[Sanskrit|sanskr.]] „eins“). Ekaaluminium wurde 1875 von [[Paul Émile Lecoq de Boisbaudran]] entdeckt und nach Frankreich, dem Land der Entdeckung, [[Gallium]] genannt. Ekabor wurde 1879 von [[Lars Fredrik Nilson]] entdeckt und – nach Skandinavien – mit dem Namen Scandium versehen. Ekasilizium wurde 1886 von [[Clemens Winkler]] entdeckt und erhielt nach dem Entdeckungsland Deutschland die Bezeichnung [[Germanium]].

{| class="wikitable"
|+ Vergleich der Vorhersagen für Ekasilicium „Es“ (1871) und der Befunde am 1886 entdeckten Germanium „Ge“<ref name="Scerri_PS_139" /><br />(Auswahl)
|-
! rowspan="2"|
! colspan="4"| Element
! colspan="2"| Oxid
! colspan="3"| Chlorid
! colspan="2"| Ethylverbindung
|-
! Atom-<br />masse || Dichte<br />(g/cm³) || Wärmekap.<br />J/(kg·K) || Farbe || Formel || Dichte<br />(g/cm³) || Formel || Siede-<br />punkt || Dichte<br />(g/cm³) || Formel || Siede-<br />punkt
|-
|Vorhersage || 72 || 5,5 || 306 || dunkelgrau || EsO<sub>2</sub> || 4,7 || EsCl<sub>4</sub> || 100&nbsp;°C || 1,9 || Es(C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>)<sub>4</sub> || 160&nbsp;°C
|-
|gefunden || 72,32 || 5,47 || 318 || gräulich-weiß || GeO<sub>2</sub> || 4,703 || GeCl<sub>4</sub> || {{0}}86&nbsp;°C || 1,887 || Ge(C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>)<sub>4</sub> || 160&nbsp;°C
|}

Nicht alle von Mendelejews Vorhersagen waren derart erfolgreich. Von seinen Vorhersagen neuer Elemente traf insgesamt nur etwa die Hälfte zu.<ref name="Scerri_PS_143" />

Das 1894 entdeckte Edelgas Argon schien eine erhebliche Bedrohung für die Allgemeingültigkeit von Mendelejews Periodensystem darzustellen, da es sich nicht in das bestehende System einfügen ließ.<ref name="Scerri_PS_151" /> Als jedoch in rascher Folge weitere Edelgase entdeckt wurden (1895 Helium, 1898 Neon, Krypton und Xenon, 1900 Radon)<ref name="Scerri_PS_291-32" /> wurde offenkundig, dass das Periodensystem lediglich um eine neue Elementgruppe zwischen den Halogenen und den Alkalimetallen erweitert werden musste, um sie alle aufnehmen zu können.<ref name="Scerri_PS_156" /> Mendelejew sprach von einem „kritischen Test“, den sein Periodensystem „großartig überlebt“ habe.<ref name="Scerri_PS_156" />

Mendelejew veröffentlichte im Laufe der Jahre etwa dreißig Versionen des Periodensystems, weitere dreißig liegen als Manuskript vor.<ref name="Scerri_PS_112" /> Die älteste erhaltene Schautafel des Periodensystems stammt aus dem Zeitraum zwischen 1879 und 1886 und befindet sich in der [[University of St. Andrews]].<ref name="spektrum-619248" />

{| style="text-align:center; font-size:90%; margin:0 1em 0 1em;" cellpadding="2" cellspacing="2"
|-
! colspan="6"| Periodensystem nach Mendelejew, 1869<ref name="Mendelejeff_ZfC_1869" />
| &nbsp; <!-- = Abstand zwischen Mendelejew und modern -->
! colspan="8"| Modernes Periodensystem bis Uran, nach Mendelejews Schema angeordnet
|-
<!-- Mendelejew -->
| &nbsp; || || || || ||
|
<!-- modern -->
| || || ||
|style="background:#C4FF8B; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| Sc&#8239;=&#8239;45
|style="background:#C4FF8B; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| {{0}}Y&#8239;=&#8239;89{{0}}
|style="background:#8BFFA6; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| La&#8239;−&#8239;Lu
|style="background:#8BFFE2; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| Ac,&#8239;Th,&#8239;Pa,&#8239;U
|-
<!-- Mendelejew -->
| || ||
|style="background:#BCFF8B; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| Ti&#8239;=&#8239;50{{0|,0}}
|style="background:#BCFF8B; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| Zr&#8239;=&#8239;90{{0|,0}}
| ? = 180{{0|,0}}
|
<!-- modern -->
| || || ||
|style="background:#BCFF8B; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| Ti&#8239;=&#8239;48
|style="background:#BCFF8B; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| Zr&#8239;=&#8239;91{{0}}
|style="background:#BCFF8B; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| Hf&#8239;=&#8239;178
|
|-
<!-- Mendelejew -->
| || ||
|style="background:#B1FF8B; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| {{0|I}}V&#8239;=&#8239;51{{0|,0}}
|style="background:#B1FF8B; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| Nb&#8239;=&#8239;94{{0|,0}}
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<!-- modern -->
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
| || ||
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|
<!-- modern -->
| || || ||
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
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|
<!-- modern -->
| || || ||
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
| || ||
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|
<!-- modern -->
| || || ||
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
| || ||
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|
<!-- modern -->
| || || ||
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|-
<!-- Mendelejew -->
| || ||
|
<!-- modern -->
| || || ||
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
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| ||
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|
<!-- modern -->
| || || ||
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|style="background:#8BFF9E; border: 1pt #C8C8C8 solid;"| Au&#8239;=&#8239;197
|
|-
<!-- Mendelejew -->
|
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|
|
<!-- modern -->
| || || ||
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
|
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|
<!-- modern -->
| ||
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
|
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|
|
<!-- modern -->
| ||
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|-
<!-- Mendelejew -->
|
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|
<!-- modern -->
| ||
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
|
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|style="background:#EDBBFF; border: 1pt #C8C8C8 solid"| Te&#8239;=&#8239;128?{{0|,}}
|
|
<!-- modern -->
| ||
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|style="background:#EDBBFF; border: 1pt #C8C8C8 solid"| Po&#8239;=&#8239;209
|
|-
<!-- Mendelejew -->
|
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|style="background:#C3BBFF; border: 1pt #C8C8C8 solid"| J&#8239;=&#8239;127{{0|,0}}
|
|
<!-- modern -->
| ||
|style="background:#C3BBFF; border: 1pt #C8C8C8 solid"| F&#8239;=&#8239;19
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
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|
<!-- modern -->
|
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|style="background:#9FDAFF; border: 1pt #C8C8C8 solid"| Ne&#8239;=&#8239;20
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|style="background:#9FDAFF; border: 1pt #C8C8C8 solid"| Xe&#8239;=&#8239;131
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
| ||
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|
<!-- modern -->
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|style="background:#FFFC9F; border: 1pt #C8C8C8 solid"| Fr&#8239;=&#8239;223
|
|-
<!-- Mendelejew -->
| ||
| ? = 45{{0|,0}}
|style="background:#8BFFA6; border: 1pt #C8C8C8 solid"| Ce&#8239;=&#8239;92{{0|,0}}
| ||
|
<!-- modern -->
|
|style="background:#FFE79F; border: 1pt #C8C8C8 solid"| Be&#8239;=&#8239;9
|style="background:#FFE79F; border: 1pt #C8C8C8 solid"| Mg&#8239;=&#8239;24
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|
|-
<!-- Mendelejew -->
| ||
|style="background:#8BFFA6; border: 1pt #C8C8C8 solid"| ?Er&#8239;=&#8239;56{{0|,0}}
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| ||
|
<!-- modern -->
|&nbsp;|| || || || || || ||
|-
<!-- Mendelejew -->
| ||
|style="background:#8BFFA6; border: 1pt #C8C8C8 solid"| ?Yt&#8239;=&#8239;60{{0|,0}}
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| ||
|
<!-- modern -->
|&nbsp;|| || || || || || ||
|-
<!-- Mendelejew -->
| ||
|style="background:#FFCC9F; border: 1pt #C8C8C8 solid"| ?In&#8239;=&#8239;75,6
|style="background:#8BFFE2; border: 1pt #C8C8C8 solid"| Th&#8239;=&#8239;118?
| ||
|
<!-- modern -->
|&nbsp;|| || || || || || ||
|}
Die Farben geben die heutige Zuordnung der Elemente an:<br />{{Farbe |#FFFC9F |Text=Alkalimetalle}}, {{Farbe |#FFE79F |Text=Erdalkalimetalle}}, {{Farbe |#FFCC9F |Text=3.&nbsp;Hauptgruppe}}, {{Farbe |#FFC5B9 |Text=4.&nbsp;Hauptgruppe}}, {{Farbe |#FFBBE0 |Text=5.&nbsp;Hauptgruppe}},{{Farbe |#EDBBFF |Text=6.&nbsp;Hauptgruppe}}, {{Farbe |#C3BBFF |Text=Halogene}}, {{Farbe |#9FDAFF |Text=Edelgase}}, {{Farbe |#9EFF8B |Text=Übergangsmetalle}}, {{Farbe |#8BFFA6 |Text=Lanthanoide}}, {{Farbe |#8BFFE2 |Text=Actinoide}}. Das vermeintliche Element [[Didym]]ium (Di) stellte sich später als eine Mischung aus den Seltenen Erden Praseodym und Neodym heraus.<ref name="Scerri_PS_302-47" /> Um das rechts gezeigte moderne Periodensystem von Mendelejews Anordnung in die heute übliche Anordnung zu überführen, sind die beiden letzten Zeilen, um ein Kästchen nach rechts verschoben, oben anzufügen und das ganze System an der von links oben nach rechts unten laufenden Diagonalen zu spiegeln. Im gezeigten modernen Periodensystem sind die Atommassen der klareren Darstellung wegen auf ganze Zahlen gerundet.

=== Henri Becquerel (Radioaktivität) ===
[[Henri Becquerel]] entdeckte 1896, dass von Uran eine bislang unbekannte Strahlung ausging.<ref name="Scerri_PS_161f" /> Das Uranmineral [[Uraninit|Pechblende]] sandte deutlich mehr Strahlung aus, als es dem Gehalt an Uran entsprochen hätte.<ref name="Jaffe_186" /> Marie und Pierre Curie entdeckten 1898 in der Pechblende die neuen und radioaktiven Elemente Polonium und Radium.<ref name="Ihde_488f" /> Das Element Thorium erkannten sie ebenfalls als radioaktiv.<ref name="Ihde_487" />

=== Ernest Rutherford (Atomkern) ===
[[Datei:Ernest Rutherford LOC.jpg|mini|hochkant=0.8|Ernest Rutherford]]
[[Joseph John Thomson]] stellte 1897 fest, dass die in [[Gasentladungsröhre]]n beobachteten [[Elektronenstrahl|Kathodenstrahlen]] leichte materielle Teilchen und keine Ätherwellen waren.<ref name="Ihde_482" /> Thomson konnte das [[Spezifische Ladung|Verhältnis ''e/m'' von Ladung und Masse]] der „Elektronen“ genannten Teilchen bestimmen und stellte fest, dass es unabhängig von Kathodenmaterial, Füllgas und sonstigen Umständen war, dass also die Elektronen offenbar universelle Bestandteile der Atome waren.<ref name="Ihde_482" /> Thomson erstellte 1904 das [[Thomsonsches Atommodell|Plumpudding-Modell]],<ref name="Ihde_500" /> gemäß dem die Elektronen in eine gleichmäßig positiv geladene Kugel eingebettet waren.

Bei der Untersuchung radioaktiver Substanzen konnten verschiedene Arten von Strahlung unterschieden werden: Ablenkung im Magnetfeld zeigte, dass die durchdringenden [[Betastrahlung|Beta-Strahlen]] negativ geladen waren; Becquerel identifizierte sie schließlich als Elektronen.<ref name="Ihde_490" /> [[Ernest Rutherford]] und [[Thomas Royds]] stellten 1908 fest, dass es sich bei der weniger durchdringenden [[Alphastrahlung|Alpha-Strahlung]] um zweifach positiv geladene Heliumionen handelte.

[[Rutherford-Streuung|Rutherfords Streuexperimente]], bei denen er Metallfolien mit Alphateilchen beschoss, zeigten 1911, dass die positiven Ladungen der Atome in einem kleinen Kern konzentriert sind<ref name="Jaffe_211f" /> und die Elektronen sich außerhalb des Kerns aufhalten – ihre Anordnung und Anzahl waren jedoch noch unbekannt.

=== Henry Moseley (Ordnungszahl) ===
Die Analyse seiner Streuexperimente hatte Rutherford 1911 zur Feststellung geführt, dass die positive Ladung der Atomkerne etwa der halben Atommasse entspreche: <math>\textstyle Z \approx A/2</math>.<ref name="Scerri_PS_164" /> [[Antonius van den Broek]] wies darauf hin, dass die Atommasse von einem Element zum nächsten um zwei Einheiten zunehme, dass also gemäß Rutherfords Formel von einem Element zum nächsten die Anzahl der Ladungen im Kern um eins zunehme.<ref name="Scerri_PS_165f" /> Die Anzahl der möglichen Elemente sei daher gleich der Anzahl der möglichen Kernladungen und jeder möglichen Kernladung entspreche ein mögliches Element.<ref name="Scerri_PS_165f" /> Die Kernladungszahl bestimme demnach auch die Position jedes Elements im Periodensystem.<ref name="Scerri_PS_165f" /> (Die Zunahme der Atommassen um jeweils zwei Einheiten trifft nur in grober Näherung zu; van den Broek war hier von seiner Vermutung beeinflusst, alle Atome seien aus halben Alphateilchen der Massenzahl 2 aufgebaut.<ref name="Scerri_PS_165f" />)

[[Datei:BigMoseleyCard.jpg|mini|hochkant=0.8|Henry Moseley]]
[[Henry Moseley (Physiker)|Henry Moseley]] bestätigte, dass die Kernladungszahl (auch: Ordnungszahl) ein geeigneteres Ordnungsprinzip für die Elemente ist als die Atommasse.<ref name="Scerri_PS_170" /> Er nutzte den Umstand, dass mit Elektronen beschossene Materialien neben dem [[Bremsstrahlung|Bremsspektrum]] (Röntgen 1895<ref name="Scerri_PS_161" />) auch Röntgenstrahlung mit einer für das Material [[Charakteristische Röntgenstrahlung|charakteristischen Wellenlänge]] abgeben<ref name="Jaffe_223" /> ([[Charles Glover Barkla|Barkla]], ca. 1906<ref name="Barkla1906" />) und dass die Wellenlänge dieser Strahlung mittels Beugung an Kristallen bestimmt werden kann ([[Max von Laue|von Laue]] 1912<ref name="Jaffe_222" />). Moseley bestimmte die Wellenlängen der charakteristischen Strahlung verschiedener Elemente und stellte fest, dass die Frequenzen dieser Strahlungen proportional zum Quadrat einer ganzen Zahl waren, die die Position des betreffenden Elements im Periodensystem beschrieb ([[Moseleysches Gesetz]]).<ref name="Scerri_PS_171" /> Er erkannte diese Zahl als die Anzahl der Ladungen im Atomkern.<ref name="Scerri_PS_171" /> Es war damit möglich, die Ordnungszahl eines Elements experimentell einfach zu bestimmen.

[[Datei:Moseley x-ray tube.jpg|mini|hochkant=0.8|Eine der von Moseley benutzten Röntgenröhren]]
Moseley wies nach, dass viele der etwa 70 angeblich neu entdeckten Elemente, die um die 16 zu füllenden Lücken in Mendelejews Periodensystems konkurrierten, nicht existieren konnten, weil im Raster der Ordnungszahlen kein Platz dafür war.<ref name="Scerri_PS_172" /><ref name="Jaffe_227" />

Die gut zehn „[[Metalle der Seltenen Erden|Seltenen Erden]]“ (ihre genaue Anzahl war damals nicht bekannt) sind chemisch nur schwer voneinander zu trennen, weil sie einander sehr ähnlich sind. Mendelejew hatte keinen Platz für sie in seinem Schema gefunden.<ref name="Jaffe_227" /> Moseleys Ordnungszahl wies ihnen eindeutig die Plätze 57 bis 71 zu.<ref name="Jaffe_227" />

Die Pioniere des Periodensystems hatten die gelegentlichen Masseninversionen (wie etwa zwischen Iod und Tellur) noch durch Vertauschen der betreffenden Elemente im Atommassen-Schema korrigieren müssen, ohne jedoch eine Begründung dafür geben zu können, außer dass sie so besser ins Schema der chemischen Ähnlichkeiten passten. Moseleys Ordnungszahl bestätigte die korrekte Reihenfolge der vertauschten Elemente,<ref name="Jaffe_227" /> die Atommassen waren hier irreführend gewesen.

Bei Ausbruch des [[Erster Weltkrieg|Ersten Weltkriegs]] meldete Moseley sich zum Kriegsdienst und fiel in der [[Schlacht von Gallipoli]]. Moseleys Nachfolger vervollständigten die systematischen Messungen und stellten fest, dass das Uran (das bis dahin schwerste bekannte Element) die Ordnungszahl 92 hat,<ref name="Scerri_PS_175" /> dass also in der Elementreihe von Wasserstoff bis Uran genau 92 Elemente existieren. Man erkannte Lücken bei den Ordnungszahlen 43, 61, 72, 75, 85, 87 und 91, die in den folgenden Jahrzehnten mit den betreffenden Neuentdeckungen gefüllt werden konnten.<ref name="Scerri_PS_173f" />

=== Frederick Soddy (Isotope) ===
Ernest Rutherford und [[Frederick Soddy]] stellten 1902 fest, dass die radioaktiven Elemente nicht nur Strahlung abgaben, sondern aus instabilen Atomen bestanden, die sich spontan unter Abgabe von Alpha-, Beta- oder [[Gammastrahlung|Gamma]]-Strahlung<!-- Anm.: Das Aussenden von Gamma-Strahlung führt nicht zu einer Elementumwandlung, begleitet eine solche aber in der Regel --> in neue Elemente umwandelten ([[Transmutation]]) – in offenkundigem Widerspruch zur bisher angenommenen Unteilbarkeit und Unwandelbarkeit der Atome.<ref name="Ihde_493" /> Beginnend mit Actinium ([[André-Louis Debierne|Debierne]] 1899<ref name="Ihde_492" />) wurden nach Polonium und Radon rasch zahlreiche weitere radioaktive Substanzen entdeckt (1912 war ihre Zahl auf etwa 30 angewachsen).<ref name="Ihde_493" /> Die neuen Substanzen wurden zunächst als eigenständige Elemente angesehen und es schien, als könne das Periodensystem nicht ihnen allen Platz bieten. Es stellte sich jedoch heraus, dass sie praktisch durchweg<!-- Anm.: Eine Ausnahme wäre Radon, das in Form eines Zerfallsprodukts entdeckt wurde, gleichzeitig aber auch ein neues Element war. --> chemisch nicht von bereits bekannten Elementen zu unterscheiden waren und als solche bereits einen Platz im Periodensystem hatten. So ließ sich etwa ein zunächst [[Zerfallsreihe#Historische Bezeichnungen|„Radium D“]] genanntes Zerfallsprodukt nicht von Blei unterscheiden.<ref name="Ihde_493" /> Andererseits zeigten genaue Bestimmungen der Atommassen, dass Bleiproben aus unterschiedlichen Quellen verschiedene Atommassen haben konnten.<ref name="Ihde_494" /> [[Theodore William Richards]] fand für Blei aus Pechblende eine Atommasse von 206,4 und für Blei aus [[Thorit]] 208,4.<ref name="Ihde_494" />

[[Datei:Frederick Soddy.jpg|mini|hochkant=0.8|Frederick Soddy]]
Aus mehreren ähnlichen Fällen zog Soddy 1911 den Schluss, dass ein und dasselbe Element eine Mischung aus verschiedenen Atommassen sein konnte und prägte 1913 für Atome mit gleicher Kernladungszahl aber unterschiedlicher Massenzahl den Begriff „Isotope“.<ref name="Scerri_PS_177" /> Soddy und [[Kasimir Fajans]] stellten die [[Fajans-soddysche Verschiebungssätze|Verschiebungssätze]] auf, gemäß welchen ein Atom eines gegebenen Elements durch Aussendung eines Alpha-Teilchens zwei Kernladungen einbüßt und in dasjenige Element übergeht, das im Periodensystem zwei Plätze weiter links steht, während es bei Aussendung eines Beta-Teilchens um einen Platz weiter nach rechts wandert.<ref name="Scerri_PS_178" /> Für die Elemente zwischen Blei und Uran war damit einleuchtend, warum es sie mit unterschiedlichen Atommassen geben konnte. Ein Thorium-Atom (Ordnungszahl 90)<!-- 91 bei Scerri ist falsch --> kann beispielsweise über einen Alphazerfall aus Uran-235 (Ordnungszahl 92) entstanden sein und hat dann die Masse 231. Es kann aber auch über einen Betazerfall aus Actinium-230 (Ordnungszahl 89) entstanden sein und hat dann die Masse 230.<ref name="Scerri_PS_178b" /> Soddy konnte damit für Blei aus Uranerzen die Massenzahl 206 und für Blei aus Thoriumerzen die Massenzahl 208 vorhersagen, noch bevor Richards die Ergebnisse seiner Messungen vorlegte.<ref name="Ihde_494" />

In den 1920er-Jahren stürzte die große Anzahl der neu entdeckten Isotope das Periodensystem in eine Krise, da es schien, als müsse man anstelle der Elemente jetzt die wesentlich größere Zahl von Isotopen mit ihren unterschiedlichen Atommassen in eine systematische Ordnung bringen.<ref name="Scerri SHI" /> [[Fritz Paneth]] und [[George de Hevesy]] zeigten jedoch, dass die chemischen Eigenschaften der Isotope eines Elements praktisch identisch waren, dass es also gerechtfertigt war, sie gemäß ihrer gemeinsamen Ordnungszahl (als neuem Ordnungskriterium anstelle der Atommasse) als dasselbe Element zu betrachten<ref name="Scerri SHI" /> und so das Periodensystem beizubehalten.

[[Francis William Aston]] entwickelte 1919<ref name="Aston1919" /> den ersten [[Massenspektrometrie|Massenspektrographen]] und stellte fest, dass auch die übrigen, nicht aus [[Zerfallsreihe]]n stammenden Elemente ein Gemisch verschiedener Isotope sein konnten.<ref name="Ihde_496" /> Damit war geklärt, warum die (mittleren) Atommassen einiger Elemente wie etwa Chlor so deutlich von der Ganzzahligkeit abwichen. Und dass beispielsweise Iod zwar eine höhere Ordnungszahl, aber eine kleinere Atommasse hat als Tellur, war damit als Konsequenz der jeweiligen irdischen Isotopenmischungen der beiden Elemente verständlich.

=== Niels Bohr (Aufbauprinzip) ===
Wenn ein [[Angeregter Zustand|angeregtes Atom]] die Anregungsenergie wieder abstrahlt, hat die ausgesandte Strahlung in der Regel eine genau definierte, von der Art des Atoms und dem angeregten Zustand abhängige Wellenlänge. Rutherfords Atommodell, in dem die Elektronen sich um einen zentralen Kern bewegten, konnte verständlich machen, warum es überhaupt zu einer Abstrahlung kommt, da die Elektronen als bewegte Ladungen elektromagnetische Wellen aussenden mussten. Es konnte jedoch nicht erklären, warum nur bestimmte Wellenlängen abgestrahlt wurden.<ref name="Scerri_PS_188" /> Außerdem hätten die in beständiger Bewegung befindlichen Elektronen ständig Energie abstrahlen und wegen dieses kontinuierlichen Energieverlustes in kürzester Frist in den Kern stürzen müssen.<ref name="Ihde_503" />

[[Datei:Niels Bohr.jpg|mini|hochkant=0.8|Niels Bohr]]
[[Niels Bohr]] griff [[Max Planck]]s Entdeckung auf, dass die Energieverteilung der [[Schwarzer Körper|Schwarzkörperstrahlung]] nur erklärt werden könne unter der Annahme, dass die Energieabstrahlung nicht kontinuierlich, sondern in Form diskreter „Energiepakete“ vonstattengeht. Er erstellte 1913<ref name="Scerri_PS_188" /> ein [[Bohrsches Atommodell|Atommodell des Wasserstoffs]], bei dem ein Elektron den Kern nicht auf einer beliebigen, sondern auf einer von mehreren erlaubten Bahnen umkreist, wobei es – so ein nicht weiter begründetes [[Postulat#Physik|Postulat]] Bohrs – keine Energie abstrahlt. Auf den höheren Bahnen ist das Elektron energiereicher. Fällt es auf eine tiefere Bahn zurück, gibt es die Energiedifferenz <math>\Delta E</math> in Form von Strahlung ab. Die Frequenz <math>f</math> dieser Strahlung ist nicht (wie gemäß der Maxwellschen Elektrodynamik zu erwarten gewesen wäre) die Oszillationsfrequenz des umlaufenden Elektrons, sondern nach einem weiteren Postulat Bohrs gegeben durch die Plancksche Bedingung <math>h f \, = \, \Delta E</math> mit der [[Planck-Konstante]]n <math>h</math>. Es gelang Bohr, die Bedingung für die erlaubten Bahnen so zu formulieren, dass die Energiedifferenzen zwischen je zwei Bahnen gerade den beobachteten [[Balmer-Serie|Frequenzen der Spektrallinien im Spektrum des Wasserstoffs]] entsprachen. Das Bohrsche Atommodell konnte somit erfolgreich das Wasserstoffspektrum beschreiben, es lieferte ebenfalls gute Ergebnisse für die Spektrallinien anderer Atome mit nur einem Elektron (H, He<sup>+</sup>, Li<sup>++</sup> usw.).<ref name="Ihde_504" />

Bohr versuchte, auch die Elektronenkonfigurationen von Atomen mit mehreren Elektronen zu beschreiben, indem er die Elektronen auf die verschiedenen Bahnen seines Atommodells verteilte.<ref name="Scerri_PS_190" /> Sein „Aufbauprinzip“ nahm an, dass die Elektronenkonfiguration eines Elements aus der Konfiguration des vorhergehenden Elements durch Hinzufügen eines weiteren Elektrons (meistens auf der äußersten Bahn) abgeleitet werden könne.<ref name="Scerri_PS_190" /> War eine Bahn (in heutiger Ausdrucksweise eine „Schale“) voll, begann das Auffüllen der nächsten Bahn. Bohr konnte aus seinem Modell jedoch nicht ableiten, wie viele Elektronen eine Bahn aufnehmen konnte und verteilte die Elektronen, wie es von chemischen und spektroskopischen Gesichtspunkten nahegelegt wurde.<ref name="Scerri_PS_190" />

=== Irving Langmuir (Valenzelektronen-Oktett) ===
Auf der Grundlage der mittlerweile angesammelten Fülle von Einzelfakten über das chemische und kristallographische Verhalten der Substanzen formulierte [[Gilbert Newton Lewis]] 1916 die [[Oktettregel|Oktett-Theorie]] der chemischen Bindung.<ref name="Jaffe_246" /> Gemäß dieser Theorie streben die Atome stets ein Oktett von Valenzelektronen als besonders stabile Konfiguration an und können im Fall nicht-ionischer Bindungen diesen Zustand erreichen, indem sie mit anderen Atomen eine chemische Bindung eingehen und mit den Valenzelektronen dieser anderen Atome ihr eigenes Oktett komplettieren. Eine solche durch gemeinsam genutzte Elektronen vermittelte Bindung nannte Lewis eine [[kovalente Bindung]].<ref name="Jaffe_246" /> Er dachte sich die Valenzelektronen an den acht Ecken eines den Kern umgebenden Würfels angeordnet.<ref name="Jaffe_247" />

[[Datei:Langmuir.jpg|mini|hochkant=0.8|Irving Langmuir]]
[[Irving Langmuir]] ordnete die Oktette in Schalen an, deren Durchmesser den Bahnen im Bohrschen Atommodell entsprachen. Er konnte anhand der Oktett-Regel das individuelle Verhalten der chemischen Elemente erklären: Die Edelgase haben bereits ein vollständiges Valenzelektronen-Oktett und sind nicht geneigt, chemische Bindungen einzugehen. Elemente mit einem oder wenigen Elektronen in der Valenzschale tendieren dazu, diese Elektronen abzugeben. Elemente, denen ein oder einige Elektronen zur Vervollständigung eines Oktetts fehlen, streben danach, die fehlende Anzahl von Elektronen aufzunehmen. Langmuir konnte sogar die unterschiedlichen Wertigkeiten der Elemente erklären, also ihre Neigung, sich jeweils mit einer bestimmten Anzahl der jeweiligen Partneratome zu verbinden ([[Edward Frankland]] hatte das Konzept 1852 eingeführt). Nach Langmuir ist die Wertigkeit die Anzahl der zur Vervollständigung eines Oktetts aufgenommenen oder abgegebenen Elektronen. So nimmt Chlor ein Elektron auf, ist also einwertig und verbindet sich daher beispielsweise mit genau einem Wasserstoffatom.<ref name="Jaffe_249" /> (Der heutige Begriff der [[Wertigkeit (Chemie)|Wertigkeit]] ist allgemeiner gehalten.) Auch die Natur der Isotope konnte von Langmuir verständlich gemacht werden: Da das chemische Verhalten von den Valenzelektronen bestimmt wird, haben alle Isotope eines Elements offenbar dieselbe Anzahl von Valenzelektronen und damit dasselbe für dieses Element charakteristische chemische Verhalten. Unterschiedliche Anzahlen von Partikeln im Kern hingegen haben zwar unterschiedliche Atommassen zur Folge, beeinflussen das chemische Verhalten aber nicht.<ref name="Jaffe_250" />

=== Wolfgang Pauli (Ausschlussprinzip) ===
[[Datei:Pauli.jpg|mini|hochkant=0.8|Wolfgang Pauli]]
Bohr griff 1921 das Problem der Hüllenkonfiguration von Mehrelektronen-Atomen wieder auf. [[Arnold Sommerfeld]] hatte das Bohrsche Atommodell um elliptische Bahnen erweitert und zu deren Beschreibung eine zweite Quantenzahl eingeführt. Bohr stellte eine neue Tabelle mit Elektronen-Konfigurationen auf, in der für jede Bahn-Nummer (in heutiger Sprechweise: jede Hauptquantenzahl) eine bestimmte Anzahl der Sommerfeldschen Quantenzahlen (in heutiger Sprechweise: der Nebenquantenzahlen) erlaubt war.<ref name="Scerri_PS_192" />

[[Edmund Clifton Stoner]] erstellte 1924 eine Tabelle von Hüllenkonfigurationen, in der er eine dritte mittlerweile von Sommerfeld eingeführte Quantenzahl zum Abzählen der möglichen Elektronenzustände benutzte. Er konnte damit die Wertigkeiten der Elemente besser wiedergeben als Bohr.<ref name="Scerri_PS_197ff" /> Es blieb jedoch nach wie vor das Problem, dass die Anzahl der zusätzlichen Spektrallinien, in die eine [[Zeeman-Effekt|Spektrallinie sich aufspaltet]], wenn das Atom in ein Magnetfeld gebracht wird, auf doppelt so viele mögliche Zustände der Elektronen schließen ließ, als bisher berücksichtigt worden waren.<ref name="Scerri_PS_196" /> [[Wolfgang Pauli]] konnte Stoners Tabelle erklären, indem er eine vierte Quantenzahl (die „Spinquantenzahl“) einführte, die zwei verschiedene Werte annehmen kann und so die Anzahl möglicher Zustände verdoppelt,<ref name="Scerri_PS_199" /> und indem er annahm, dass keine zwei Elektronen in der Atomhülle in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen konnten ([[Pauli-Prinzip|Paulisches Ausschließungsprinzip]]).<ref name="Scerri_PS_200" /> Damit war die Begründung gefunden, warum die Hauptschalen jeweils 2, 8, 18, 32 usw. Elektronen aufnehmen können.<ref name="Scerri_PS_202" />

Die von [[Friedrich Hund]] 1927 aufgestellte [[Hundsche Regeln#Die Hundsche Regel der Chemie|Hundsche Regel]] beschreibt die Reihenfolge, in der die einzelnen Orbitale einer Unterschale mit Elektronen gefüllt werden: Besitzen mehrere Orbitale dasselbe Energieniveau, werden sie zunächst mit einzelnen Elektronen (mit untereinander parallelen Spins) besetzt. Erst dann werden die Orbitale mit jeweils einem zweiten Elektron (gemäß dem Pauli-Prinzip mit entgegengesetztem Spin) belegt.

=== Erwin Schrödinger (Wasserstoff-Problem) ===
In den 1920er-Jahren wurde die [[Quantenmechanik]] entwickelt, beginnend mit [[Louis de Broglie|de Broglie]] (1924), [[Werner Heisenberg|Heisenberg]] (1925) und [[Erwin Schrödinger|Schrödinger]] (1926).<ref name="Scerri_PS_230" /><ref name="Ihde_506" /> Sie ersetzte die anschaulichen Elektronenbahnen des Bohrschen Atommodells durch abstrakte, mathematisch beschriebene [[Atomorbital|„Orbitale“]].<ref name="Scerri_PS_231" /><ref name="Ihde_507" />

[[Datei:Erwin Schrödinger profile.jpg|mini|hochkant=0.8|Erwin Schrödinger]]
Im Falle des einfachen Wasserstoffatoms lässt sich die quantenmechanische [[Schrödingergleichung]] exakt lösen. Für dieses so genannte „[[Wasserstoffatom#Lösung der Schrödinger-Gleichung (Wasserstoffproblem)|Wasserstoff-Problem]]“ gibt es nicht nur eine einzige Lösung, sondern einen ganzen Satz von Lösungsfunktionen, welche die verschiedenen möglichen Zustände des Elektrons beschreiben. Es handelt sich um einen Satz von [[Diskret#In Wissenschaft und Technik|diskreten]], also einzeln abzählbaren mathematischen Funktionen, die daher durch „Kennziffern“ voneinander unterschieden werden können. Wie sich herausstellt, sind zur eindeutigen Kennzeichnung jedes Zustands genau vier solcher Kennziffern nötig, die sich mit den früher schon aus den Experimenten erschlossenen vier Quantenzahlen identifizieren lassen. Der Zusammenhang zwischen den ersten drei Quantenzahlen lässt sich aus der Schrödinger-Gleichung für das Wasserstoffatom ableiten:<ref name="Scerri_PS_234" />

* Die Hauptquantenzahl <math>n</math> kann, mit 1 beginnend, jeden ganzzahligen Wert annehmen:
:<math>n \, = \, 1, \, 2, \, 3, \, \dots</math>
* Die Nebenquantenzahl <math>l</math> kann in Abhängigkeit vom jeweils vorliegenden <math>n</math> die folgenden <math>n</math> ganzzahligen Werte annehmen:
:<math>l \, = \, 0, \, \dots, \, n-1</math>
* Die Magnetquantenzahl <math>m_l</math> kann in Abhängigkeit vom jeweils vorliegenden <math>l</math> die folgenden <math>2\, l + 1</math> ganzzahligen Werte annehmen:
:<math>m_l \, = \, -l, \, -(l-1), \, \dots, \, 0, \, \dots, \, (l-1), \, l</math>
<!-- Hier kein Bullet-Point -->Die Spinquantenzahl <math>m_s</math> kann gemäß Paulis Forderung einen von zwei möglichen Werten annehmen:
:<math>m_s \, = \, -\tfrac{1}{2}, \, +\tfrac{1}{2}</math>

Damit liegt nun auch eine physikalisch-mathematische Begründung für die Anzahl möglicher Elektronenzustände bei gegebener Hauptquantenzahl vor, also für die Anzahl von Elektronen, die jede Hauptschale maximal aufnehmen kann.

In der Hauptschale mit <math>n \, = \, 3</math> beispielsweise existieren 3 Unterschalen, die durch die Nebenquantenzahlen <math>l \, = \, 0, \, 1, \, 2</math> unterschieden werden:

:Die Unterschale mit <math>l \, = \, 0</math> enthält 1 Orbital mit <math>m_l \, = \, 0</math>.
:Die Unterschale mit <math>l \, = \, 1</math> enthält 3 Orbitale mit <math>m_l \, = \, -1, \, 0, \, 1</math>.
:Die Unterschale mit <math>l \, = \, 2</math> enthält 5 Orbitale mit <math>m_l \, = \, -2, \, -1, \, 0, \, 1, \, 2</math>.
Insgesamt enthält diese Hauptschale also 9 Orbitale. Jedes Orbital kann zwei Elektronen mit <math>m_s \, = \, -\tfrac{1}{2}, \, +\tfrac{1}{2}</math> aufnehmen, so dass die Hauptschale mit <math>n \, = \, 3</math> maximal 18 Elektronen enthalten kann.

Summiert man die möglichen Anzahlen von Unterschalen und Orbitalen auf, stellt man fest, dass eine Hauptschale mit der Hauptquantenzahl <math>n</math> insgesamt <math>2 \, n^2</math> Elektronen aufnehmen kann, also für <math>n \, = \, 1, 2, 3, 4, \dots</math> die bereits bekannten <math>2, 8, 18, 32, \dots</math> Elektronen.

In Atomen mit mehreren Elektronen nehmen die Elektronen nicht die soeben beschriebenen Ein-Elektronen-Zustände des Wasserstoffatoms an, sondern Mehr-Elektronen-Zustände, für welche die eben beschriebenen Quantenzahlen streng genommen nicht mehr gültig sind. Sie weisen aber analoge Quantenzahlen auf, für die man dieselben Bezeichnungen verwendet.<ref name="Scerri_PS_320-21" />

=== Glenn T. Seaborg (Transurane) ===
[[Datei:Seaborg in lab.jpeg|mini|hochkant=0.8|Glenn T. Seaborg (im Hintergrund ein Kurzperiodensystem).]]

Rutherford stellte 1919 fest, dass mit Alpha-Teilchen beschossener Stickstoff eine neue Art von Teilchen aussandte.<ref name="Ihde_508" /> Gemeinsam mit [[James Chadwick]] identifizierte er diese Teilchen als positiv geladene Wasserstoff-Kerne und nannte sie „[[Proton]]en“.<ref name="Ihde_509" /> Damit war die Quelle der positiven Ladung des Atomkerns identifiziert.<ref name="Ihde_509" /> [[Patrick Blackett, Baron Blackett|Blackett]] und [[William Draper Harkins|Harkins]] beobachteten 1925 in einer [[Nebelkammer]], dass in solchen Fällen das Alpha-Teilchen verschluckt wurde, statt nur im Vorbeipassieren ein Proton aus dem Stickstoffkern zu schlagen.<ref name="Ihde_509" /> Daraus ließ sich schließen, dass gemäß der Gleichung
:<math>{}^4_2\mathrm{He} \, + \, {}^{14}_7\mathrm{N} \to {}^{17}_8\mathrm{O} \, + \, {}^1_1\mathrm{H}</math>
aus dem Stickstoffatom ein Sauerstoffatom geworden war, das erste Beispiel einer künstlichen Elementumwandlung („[[Transmutation]]“).<ref name="Ihde_509" /> Wegen ihrer geringeren Ladung können Protonen die elektrische Abstoßung schwererer Kerne leichter überwinden als Alpha-Teilchen und eignen sich daher besser als Projektile in Beschuss-Experimenten, da sie diese Kerne leichter erreichen können. Da es aber keine natürlichen Quellen für Protonen mit der erforderlichen Energie gab, wurden Protonen-Beschleuniger entwickelt, teilweise als Linearbeschleuniger, insbesondere aber in Form des [[Zyklotron]]s ([[Ernest Lawrence|Lawrence]] und [[M. Stanley Livingston|Livingston]], 1931),<ref name="Ihde_510f" /> was zahlreiche neue Transmutationen ermöglichte.<ref name="Ihde_512" />

Beryllium, Bor und Lithium gaben beim Beschuss mit Alpha-Teilchen eine bisher unbekannte, sehr durchdringende Strahlung ab, die Chadwick als ungeladene Teilchen mit der Masse eines Protons identifizierte.<ref name="Ihde_513" /> Dieses „Neutron“ erklärte, warum verschiedene Isotope eines Elements zwar dieselbe Kernladungszahl, aber verschiedene Massen besitzen konnten: Sie hatten unterschiedliche Anzahlen von Neutronen im Kern. Da es als ungeladenes Teilchen von den Kernen nicht abgestoßen wird, eignet sich das Neutron auch als Projektil in Beschuss-Experimenten.<ref name="Ihde_513" />

Im Zuge der Beschuss-Experimente gelang es, durch Transmutation neue, nicht natürlich vorkommende Isotope herzustellen (als erstes 1934 das Phosphor-Isotop mit der Massenzahl 30 durch [[Irène Joliot-Curie|Irène]] und [[Frédéric Joliot-Curie]]).<ref name="Ihde_514" /> Die künstlich erzeugten Isotope sind radioaktiv („künstliche Radioaktivität“) und fanden wegen ihrer gezielten Herstellbarkeit schnell Anwendung für wissenschaftliche und praktische Zwecke. Der Beschuss von Uranatomen mit Neutronen führte 1938 zur [[Entdeckung der Kernspaltung]].<ref name="Ihde_519" />

In den durch Beschuss von Uran mit Neutronen erzeugten Produkten identifizierten [[Edwin Mattison McMillan]] und [[Philip Hauge Abelson]] 1940 das neue Element Neptunium.<ref name="Ihde_522" /><ref name="Ihde_594" /> Mit der Ordnungszahl 93 war es das erste [[Transurane|Transuran]]. Eine Arbeitsgruppe um [[Glenn T. Seaborg]] untersuchte das neue Element (es konnten in einem Zyklotron 45 Mikrogramm davon hergestellt werden) auf seine chemischen Eigenschaften.<ref name="Ihde_522" /> Es war zu erwarten, dass ein Beta-Zerfall des Isotops Neptunium-239 zur Bildung des Elements mit der Ordnungszahl 94 führen sollte.<ref name="Ihde_522" /> Gezielte Herstellung dieses Isotops durch Beschuss von Uran-238 mit Neutronen erlaubte Seaborg und Kollegen 1941 die Erzeugung des neuen Elements, Plutonium.<ref name="Ihde_523" /><ref name="Ihde_594" />

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Bis dahin war etabliert, dass die Seltenen Erden („S.E.“ im nebenstehenden Periodensystem) einen Einschub in der sechsten Periode des Periodensystems darstellen, in der siebten Periode war die mögliche Existenz eines ähnlichen Einschubs jedoch noch nicht erkannt worden (obwohl [[Viatscheslaw Romanoff]] bereits 1934 die damals bekannten Actinoiden unter der Lathanoidenreihe einordnete<ref name="Kurushkin" />) Francium, Radium und Actinium gehörten klar in die erste, zweite und dritte Gruppe der siebten Periode. Man ging davon aus, dass die darauffolgenden Elemente Thorium, Protactinium und Uran der vierten, fünften und sechsten Gruppe angehören müssten, im Periodensystem also jeweils unter den Übergangsmetallen Hafnium, Tantal und Wolfram zu stehen kämen.<ref name="Ihde_594" /> Einige Ähnlichkeiten mit diesen Gruppen wie etwa die Wertigkeit 4 des Thoriums oder die Wertigkeit 6 des Urans schienen die Einordnung zu bestätigen.<ref name="Scerri_Tale_67" /> Dieser Irrtum verzögerte den Forschungsfortschritt, denn bei der Identifizierung und Abtrennung neuer Elemente wurde oft ihre chemische Ähnlichkeit mit bekannten Elementen benutzt. Die neuen Substanzen wurden meist in zu geringen Mengen erzeugt, um sie isolieren zu können. Ließ man sie jedoch gemeinsam mit einem bekannten Element an einer chemischen Reaktion teilnehmen, deren Produkt man anschließend [[Fällung|ausfällte]], und fand sich die leicht messbare Radioaktivität im Niederschlag, dann war die chemische Ähnlichkeit mit dem bekannten Element gezeigt.<ref name="Ihde_515" /> (Marie und Pierre Curie hatten diese Technik genutzt, um das entdeckte Radium in einem Bariumchlorid-Niederschlag zu konzentrieren.<ref name="Ihde_488" />) Verblieb die Radioaktivität jedoch in der Lösung, war die vermutete Ähnlichkeit widerlegt. Falsch angenommene chemische Ähnlichkeiten hatten unter anderem die Arbeit an Protactinium und Uran verzögert. Seaborg erkannte 1944, dass die neu erzeugten Transurane keine Übergangsmetalle waren,<ref name="Ihde_594" /> sondern zu einem Einschub in der siebten Periode gehören (den Actinoiden), der dem (jetzt Lanthanoide genannten) Einschub in der sechsten Periode entspricht.

Seaborg und Mitarbeiter stellten 1944 das Element 96 ([[Curium]]) durch Beschuss von Plutonium-239 mit Helium-Ionen und kurz darauf Element 95 ([[Americium]]) durch Beschuss von Plutonium-239 mit Neutronen her.<ref name="Ihde_595" /> Der Beschuss von Americium-241 mit Heliumionen produzierte 1949 das Element 97 ([[Berkelium]]), es folgte Element 98 ([[Californium]]) durch Beschuss von Curium-242 mit Heliumionen.<ref name="Ihde_596" />

Mehrere Arbeitsgruppen identifizierten die Elemente 99 ([[Einsteinium]]) und 100 ([[Fermium]]) im Fallout des [[Ivy Mike|Kernwaffentests „Mike“]] (1952).<ref name="Ihde_596" /> Mit immer größeren Beschleunigern konnten immer schwerere Atome als Projektile verwendet werden, so dass auch die Erzeugung immer schwererer Transurane gelang. Das bislang (Stand 2021) schwerste hergestellte Transuran ist Element 118 ([[Oganesson]]).

=== Anhaltende Diskussionen zur Positionierung ===
Auch heute noch gibt es Diskussionen um die Stellung mancher Elemente im Periodensystem.

==== Einordnung der ersten Periode ====
Aufgrund der Elektronenkonfiguration, nicht aber aufgrund der Elementeigenschaften, müsste Helium (Elektronenkonfiguration 1s<sup>2</sup>) in der zweiten Hauptgruppe, also im Periodensystem oberhalb von Beryllium eingeordnet werden.<ref name="Gray_12" /> Helium besitzt nur zwei Elektronen, im Gegensatz zu den anderen Edelgasen mit acht Elektronen in der äußersten Schale.<ref name="Lewars" /> Da sich Helium aber chemisch wie ein Edelgas verhält, befindet es sich in der achten Hauptgruppe mit den anderen Edelgasen. Als die Edelgase um 1900 entdeckt wurden, erhielten sie die Zuordnung zur nullten Hauptgruppe, die heute nicht mehr existiert. Helium befand sich damals an der Spitze (d.&nbsp;h. in der ersten Periode) der nullten Hauptgruppe. Heute sind die Edelgase gemäß IUPAC in der achten Hauptgruppe positioniert.<ref name="IUPAC_PeriodicTable" />

Wasserstoff lässt sich im Periodensystem im Vergleich zu Helium eindeutiger positionieren, denn er kann die für die erste Hauptgruppe typischen [[Oxidationszahl]]en 0 und +1 annehmen und kann wie das darunterliegende Lithium kovalente Bindungen eingehen<ref name="Cox" /><ref name="Rayner-Canham_Overton_Descriptive_203" /> und wird dadurch zu den Alkalimetallen gerechnet,<ref name="Wilson_CW" /> auch wenn es das einzige gasförmige Alkalimetall ist und eine vergleichsweise hohe Elektronegativität aufweist. Wasserstoff bildet legierungsähnliche [[Metallhydrid]]e mit einigen Übergangsmetallen.<ref name="Bodner_Rickard_Spencer" /> Dennoch wird Wasserstoff aufgrund der nichtmetallischen chemischen Reaktivität gelegentlich in der siebten Hauptgruppe mit den Halogenen einsortiert.<ref name="Scerri_SomeComments" /> Daher wird Wasserstoff, wenn auch selten, in manchen Periodensystemen doppelt aufgeführt, in der ersten und siebten Hauptgruppe.<ref name="Seaborg_CEN" /> Es wurde auch vorgeschlagen, Wasserstoff oberhalb des Kohlenstoffs einzusortieren, weil seine Elektronegativität, seine Elektronenaffinität und sein Ionisierungspotential eher dem Kohlenstoff entspricht, auch wenn es nur mit einem Elektron reagieren kann, im Gegensatz zu den Vertretern der Kohlenstoffgruppe (vierte Hauptgruppe), die mit vier Elektronen reagieren können.<ref name="Cronyn" />

Um den abweichenden Eigenschaften des Wasserstoffs und des Heliums Rechnung zu tragen, werden beide in seltenen Fällen auch außerhalb des Periodensystems dargestellt.<ref name="GreenwoodEarnshaw" />

==== Lanthanoide und Actinoide ====
[[Datei:Periodic table 14CeTh form---Group 3 = Sc-Y-La-Ac.jpg|mini|hochkant=0.8|Lanthan und Actinium unter&shy;halb von Yttrium]]
[[Datei:Periodic table 14LaAc form---Group 3 = Sc-Y-Lu-Lr.jpg|mini|hochkant=0.8|Lutetium und Lawrencium unter&shy;halb von Yttrium]]
[[Datei:Periodic table 15LaAc form---Group 3 = indeterminate.jpg|mini|hochkant=0.8|Fußnoten unter&shy;halb von Yttrium]]
[[Datei:Silberberg style periodic table.png|mini|hochkant=1.5|Gabelung der 3. Gruppe im Lang&shy;perioden&shy;system]]
Die Einordnung der Lanthanoide und Actinoide erfolgt relativ unterschiedlich im Vergleich zu Elementen anderer Perioden. Frühe Versuche reihten die Lanthanoide und Actinoide zwischen den Hauptgruppenelementen ein. [[Bohuslav Brauner]] sortierte die Lanthanoide und Actinoide 1902 unterhalb Zirkonium ein – diese Anordnung wurde in Anlehnung von mehreren Asteroiden in der gleichen Umlaufbahn als „Asteroid-Hypothese“ bezeichnet, die Brauner 1881 in einem Brief an Mendelejew beschrieb. Im Jahr 1922 ordnete [[Niels Bohr]] die Lanthanoide und Actinoide zwischen den ''s''-Block und den ''d''-Block ein. Von Glenn T. Seaborg wurde zwischen 1944 und 1949 ein Periodensystem entwickelt, das die Lanthanoide und Actinoide als Fußnoten unterhalb von Yttrium darstellt.<ref name="Thyssen 1-94" /><ref name="Seaborg_Origin" /> Allerdings wurde auch kritisiert, dass eine solche Einteilung die Darstellung des Periodensystems auseinanderreißt.<ref name="Stewart_Flyleaf" />

Scandium und Yttrium sind heute vergleichsweise festgesetzt, aber die in der ersten Nebengruppe darunter befindlichen Elemente variieren. Unterhalb von Yttrium befinden sich, je nach Darstellung, entweder die ersten Vertreter der Lanthanoide und Actinoide (Lanthan und Actinium, also in der Reihenfolge Sc-Y-La-Ac), seltener die letzten Vertreter der Lanthanoide und Actinoide (Lutetium und Lawrencium, also in der Reihenfolge Sc-Y-Lu-Lr) oder eine Lücke mit Fußnoten (also in der Reihenfolge Sc-Y-*-*). Diese drei Varianten richten sich nach der Diskussion, wo der ''f''-Block beginnt und endet.<ref name="Thyssen 1-94" /><ref name="Hevesy" /> In einer vierten Variante wird die dritte Gruppe unterbrochen und ein Actinoiden-Lanthanoiden-Zweig und ein Lutetium-Lawrencium-Zweig eingeschoben.<ref name="Silberberg" /> Es gibt chemische und physikalische Argumente für die Variante mit Lawrencium und Lutetium unterhalb von Yttrium,<ref name="Thyssen 80" /><ref name="Keeler_Wothers" /> aber diese Variante findet keine Mehrheit unter den Fachleuten zum Thema Periodensystem.<ref name="finally" /> Den meisten Chemikern ist diese Diskussion unbekannt.<ref name="Castelvecchi" /> Die IUPAC hat 2015 eine Projektgruppe zur Anordnung der Lanthanoide und Actinoide eingerichtet.<ref name="IUPAC_group3" /> Im Januar 2021 publizierte die Projektgruppe einen einstweiligen Bericht. Darin formuliert sie drei ''[[Desiderat|desiderata]]'': 1) Die Reihenfolge der Elemente soll ihrer Ordnungszahl folgen. 2) Der d-Block soll nicht zwei in hohem Maße ungleiche Teile aufgespalten werden. 3) Die Blöcke sollen in Übereinstimmung mit den darunterliegenden quantenmechanischen Anforderungen zwei, sechs, zehn und vierzehn Gruppen umfassen. Diese sind nur mit Sc-Y-Lu-Lr möglich.<ref name="IUPAC_2021">{{Literatur |Autor=Eric Scerri |Titel=Provisional Report on Discussions on Group 3 of the Periodic Table |Sammelwerk=Chemistry International |Band=43 |Nummer=1 |Datum=2021-01-18 |Seiten=31–34 |Sprache=en}}</ref>

=== Periodensystem nach Entdeckern der Elemente ===
Die Datierung der Entdeckung solcher chemischen Elemente, die bereits seit der Frühzeit oder [[Antike]] bekannt sind, ist nur ungenau und kann je nach Literaturquelle um mehrere Jahrhunderte schwanken. Sicherere Datierungen sind erst ab dem 18. Jahrhundert möglich. Bis dahin waren erst 15 Elemente als solche bekannt und beschrieben: 12 Metalle (Eisen, Kupfer, Blei, Bismut, Arsen, Zink, Zinn, Antimon, Platin, Silber, Quecksilber und Gold) und drei Nichtmetalle (Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor). Die meisten Elemente wurden im 19. Jahrhundert entdeckt und wissenschaftlich beschrieben. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren nur noch zehn der natürlichen Elemente unbekannt. Seither wurden vor allem schwer zugängliche, oftmals radioaktive Elemente [[Synthese (Chemie)|dargestellt]]. Viele dieser Elemente kommen nicht in der Natur vor und sind das Produkt von künstlichen [[Kernfusion|Kernverschmelzungsprozessen]]. Erst im Dezember 1994 wurden die beiden künstlichen Elemente Darmstadtium ([[Eka (Chemie)|Eka]]-Platin) und Roentgenium (Eka-Gold) hergestellt. Bis zu einer Festlegung der Elementnamen werden neue Elemente mit [[Systematische Elementnamen|systematischen Elementnamen]] bezeichnet.

Dieses Periodensystem gibt einen Überblick über die Entdecker bzw. Erzeuger der einzelnen Elemente durch Anklicken der Elementenkennung. Für die Elemente, für die kein Entdecker/Erzeuger bekannt ist, wird der aktuelle historische Wissensstand unter dem Übersichtsplan kurz wiedergegeben.
{| class="centered" style="text-align:center"
|-
! [[Gruppe des Periodensystems|Gruppe]]
! style="width:5.25%"| [[Alkalimetall|1]]
! style="width:5.25%"| [[Erdalkalimetall|2]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-3-Element|3]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-4-Element|4]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-5-Element|5]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-6-Element|6]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-7-Element|7]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-8-Element|8]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-9-Element|9]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-10-Element|10]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-11-Element|11]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-12-Element|12]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-13-Element|13]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-14-Element|14]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-15-Element|15]]
! style="width:5.25%"| [[Chalkogen|16]]
! style="width:5.25%"| [[Halogen|17]]
! style="width:5.25%"| [[Edelgase|18]]
|-
! [[Periode des Periodensystems|Periode]]
|colspan="18"|
|-
! [[Chemische Elemente der ersten Periode|1]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Henry Cavendish|H]]<br />[[Wasserstoff#Geschichte|+]]
|colspan="16"|
|class="hintergrundfarbe7"| [[William Ramsay|He]]<br />[[Helium#Geschichte|+]]
|-
! [[Chemische Elemente der zweiten Periode|2]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Johan August Arfwedson|Li]]<br />[[Lithium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Louis-Nicolas Vauquelin|Be]]<br />[[Beryllium#Geschichte|+]]
|colspan="10"|
|class="hintergrundfarbe5"| [[Joseph Louis Gay-Lussac|B]]<br />[[Bor#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| C<br />[[Kohlenstoff#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Daniel Rutherford|N]]<br />[[Stickstoff#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Carl Wilhelm Scheele|O]]<br />[[Sauerstoff#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Henri Moissan|F]]<br />[[Fluor#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[William Ramsay|Ne]]<br />[[Neon#Geschichte|+]]
|-
! [[Chemische Elemente der dritten Periode|3]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Humphry Davy|Na]]<br />[[Natrium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Humphry Davy|Mg]]<br />[[Magnesium#Geschichte|+]]
|colspan="10"|
|class="hintergrundfarbe5"| [[Friedrich Wöhler|Al]]<br />[[Aluminium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Jöns Jakob Berzelius|Si]]<br />[[Silicium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Hennig Brand|P]]<br />[[Phosphor#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| S<br />[[Schwefel#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Humphry Davy|Cl]]<br />[[Chlor#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[William Ramsay|Ar]]<br />[[Argon#Geschichte|+]]
|-
! [[Chemische Elemente der vierten Periode|4]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Humphry Davy|K]]<br />[[Kalium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Humphry Davy|Ca]]<br />[[Calcium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Lars Fredrik Nilson|Sc]]<br />[[Scandium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Martin Heinrich Klaproth|Ti]]<br />[[Titan (Element)#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Nils Gabriel Sefström|V]]<br />[[Vanadium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Louis-Nicolas Vauquelin|Cr]]<br />[[Chrom#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Johan Gottlieb Gahn|Mn]]<br />[[Mangan#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Fe<br />[[Eisen#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Georg Brandt (Chemiker)|Co]]<br />[[Cobalt#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Axel Frederic Cronstedt|Ni]]<br />[[Nickel#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Cu<br />[[Kupfer#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Zn<br />[[Zink#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Boisbaudran|Ga]]<br />[[Gallium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Clemens Winkler|Ge]]<br />[[Germanium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Albertus Magnus|As]]<br />[[Arsen#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Jöns Jakob Berzelius|Se]]<br />[[Selen#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Antoine-Jérôme Balard|Br]]<br />[[Brom#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[William Ramsay|Kr]]<br />[[Krypton#Geschichte|+]]
|-
! [[Chemische Elemente der fünften Periode|5]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Robert Bunsen|Rb]]<br />[[Rubidium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Martin Heinrich Klaproth|Sr]]<br />[[Strontium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Carl Gustav Mosander|Y]]<br />[[Yttrium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Martin Heinrich Klaproth|Zr]]<br />[[Zirconium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Charles Hatchett|Nb]]<br />[[Niob#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Peter Jacob Hjelm|Mo]]<br />[[Molybdän#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Emilio Segrè|Tc]]<br />[[Technetium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Karl Ernst Claus|Ru]]<br />[[Ruthenium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[William Hyde Wollaston|Rh]]<br />[[Rhodium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[William Hyde Wollaston|Pd]]<br />[[Palladium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Ag<br />[[Silber#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Friedrich Stromeyer|C]][[Carl Samuel Hermann|d]]<br />[[Cadmium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Ferdinand Reich|In]]<br />[[Indium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Sn<br />[[Zinn#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Sb<br />[[Antimon#Name und Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Franz Joseph Müller von Reichenstein|Te]]<br />[[Tellur#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Bernard Courtois|I]]<br />[[Iod#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[William Ramsay|Xe]]<br />[[Xenon#Geschichte|+]]
|-
! [[Chemische Elemente der sechsten Periode|6]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Robert Wilhelm Bunsen|Cs]]<br />[[Caesium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Humphry Davy|Ba]]<br />[[Barium#Geschichte|+]]
| *<br />[[Lanthanoide|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[George de Hevesy|H]][[Dirk Coster|f]]<br />[[Hafnium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Anders Gustav Ekeberg|Ta]]<br />[[Tantal#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Fausto Elhuyar|W]]<br />[[Wolfram#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Ida Tacke|R]][[Walter Noddack|e]]<br />[[Rhenium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Smithson Tennant|Os]]<br />[[Osmium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Smithson Tennant|Ir]]<br />[[Iridium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Pt<br />[[Platin#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Au<br />[[Gold#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Hg<br />[[Quecksilber#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[William Crookes|T]][[Auguste Lamy|l]]<br />[[Thallium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| Pb<br />[[Blei#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Georgius Agricola|Bi]]<br />[[Bismut#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Marie Curie|Po]]<br />[[Polonium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Emilio Segrè|At]]<br />[[Astat#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Friedrich Ernst Dorn|Rn]]<br />[[Radon#Geschichte|+]]
|-
! [[Chemische Elemente der siebten Periode|7]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Marguerite Perey|Fr]]<br />[[Francium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Marie Curie|Ra]]<br />[[Radium#Geschichte|+]]
| **<br />[[Actinoide|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Vereinigtes Institut für Kernforschung|Rf]]<br />[[Rutherfordium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Albert Ghiorso|D]][[Georgi Nikolajewitsch Flerow|b]]<br />[[Dubnium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Juri Zolakowitsch Oganesjan|S]][[Albert Ghiorso|g]]<br />[[Seaborgium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Juri Zolakowitsch Oganesjan|B]][[Georgi Nikolajewitsch Flerow|h]]<br />[[Bohrium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung|Hs]]<br />[[Hassium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung|Mt]]<br />[[Meitnerium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Peter Armbruster|D]][[Gottfried Münzenberg|s]]<br />[[Darmstadtium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Sigurd Hofmann|Rg]]<br />[[Roentgenium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Sigurd Hofmann|C]][[Victor Ninov|n]]<br />[[Copernicium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe3"| [[Vereinigtes Institut für Kernforschung|Nh]]<br />[[Nihonium#Geschichte und Synthese|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Vereinigtes Institut für Kernforschung|Fl]]<br />[[Flerovium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe3"| [[Lawrence Livermore National Laboratory|Mc]]<br />[[Moscovium#Geschichte und Synthese|+]]
|class="hintergrundfarbe3"| [[Vereinigtes Institut für Kernforschung|Lv]]<br />[[Livermorium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe3"| [[Vereinigtes Institut für Kernforschung|Ts]]<br />[[Tenness#Geschichte und Synthese|+]]
|class="hintergrundfarbe3"| [[Vereinigtes Institut für Kernforschung|Og]]<br />[[Oganesson#Geschichte und Synthese|+]]
|-
|colspan="19"|
|-
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| style="text-align:right;" | *<br />&nbsp;
|class="hintergrundfarbe6"| [[Carl Gustav Mosander|La]]<br />[[Lanthan#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Jöns Jacob Berzelius|C]][[Wilhelm von Hisinger|e]]<br />[[Cer#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Carl Auer von Welsbach|Pr]]<br />[[Praseodym#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Carl Auer von Welsbach|Nd]]<br />[[Neodymium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Jacob A. Marinsky|Pm]]<br />[[Promethium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Paul Emile Lecoq de Boisbaudran|Sm]]<br />[[Samarium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Eugene Anatole Demarcay|Eu]]<br />[[Europium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Jean Charles Galissard de Marignac|Gd]]<br />[[Gadolinium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Carl Gustav Mosander|Tb]]<br />[[Terbium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Paul Emile Lecoq de Boisbaudran|Dy]]<br />[[Dysprosium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Per Teodor Cleve|Ho]]<br />[[Holmium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Carl Gustav Mosander|Er]]<br />[[Erbium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Per Teodor Cleve|Tm]]<br />[[Thulium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe7"| [[Jean Charles Galissard de Marignac|Yb]]<br />[[Ytterbium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Georges Urbain|Lu]]<br />[[Lutetium#Geschichte|+]]
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| style="text-align:right;" | **<br />&nbsp;
|class="hintergrundfarbe7"| [[André-Louis Debierne|Ac]]<br />[[Actinium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe6"| [[Jöns Jacob Berzelius|Th]]<br />[[Thorium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Kasimir Fajans|Pa]]<br />[[Protactinium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe5"| [[Martin Heinrich Klaproth|U]]<br />[[Uran#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Edwin Mattison McMillan|Np]]<br />[[Neptunium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Glenn T. Seaborg|Pu]]<br />[[Plutonium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Glenn T. Seaborg|Am]]<br />[[Americium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe8"| [[Glenn T. Seaborg|Cm]]<br />[[Curium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Glenn T. Seaborg|Bk]]<br />[[Berkelium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Albert Ghiorso|C]][[Glenn T. Seaborg|f]]<br />[[Californium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Albert Ghiorso|E]][[Glenn T. Seaborg|s]]<br />[[Einsteinium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Albert Ghiorso|F]][[Glenn T. Seaborg|m]]<br />[[Fermium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Albert Ghiorso|M]][[Glenn T. Seaborg|d]]<br />[[Mendelevium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Albert Ghiorso|No]]<br />[[Nobelium#Geschichte|+]]
|class="hintergrundfarbe9"| [[Albert Ghiorso|Lr]]<br />[[Lawrencium#Geschichte|+]]
|
|}
{| class="wikitable centered"
|+ Zeitpunkt der Entdeckung

|- style="text-align:center;"

|class="hintergrundfarbe5"| vor 1800
|class="hintergrundfarbe6"| 1800–1849
|class="hintergrundfarbe7"| 1850–1899
|class="hintergrundfarbe8"| 1900–1949
|class="hintergrundfarbe9"| 1950–1999
|class="hintergrundfarbe3"| seit 2000
|-
| colspan="6" style="max-width:69em;" |
* '''C:''' Bereits seit prähistorischer Zeit bekannt.
* '''S:''' Bereits seit prähistorischer Zeit bekannt, sein Elementcharakter wurde vermutlich erstmals von [[Antoine Laurent de Lavoisier|Lavoisier]] erkannt.
* '''Zn:''' Seit ungefähr 1300&nbsp;v.&nbsp;Chr. in China verarbeitet.
* '''Sb:''' Neuere Funde belegen die Nutzung von Antimon durch die Völker [[Mesopotamien]]s seit ungefähr 4000 Jahren.
* '''Hg:''' Ungefähr seit 3000 Jahren bekannt.
* '''Np – Og:''' Die hier als Entdecker der Transurane angegebenen Personen stehen jeweils stellvertretend für die beteiligten Forschergruppen am [[Vereinigtes Institut für Kernforschung|Vereinigten Institut für Kernforschung]] in [[Dubna (Moskau)|Dubna]], am [[Lawrence Berkeley National Laboratory]] in [[Berkeley]], am [[CERN]] in [[Genf]] und am [[GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung]] in [[Darmstadt]].

|}

=== 2019: Internationales Jahr des Periodensystems ===
Die [[Vereinte Nationen|Vereinten Nationen]] (UN) erklärten 2019 zum „Internationalen Jahr des Periodensystems der chemischen Elemente“ (IYPT 2019). Damit wollten sie weltweit das Bewusstsein dafür wecken, wie [[Chemie]] [[nachhaltige Entwicklung]] fördern sowie Lösungen für weltweite Herausforderungen bei [[Energie]], [[Bildung]], [[Landwirtschaft]] oder [[Gesundheit]] bieten kann. Es sollten so auch die jüngsten Entdeckungen und Benennungen vierer „superschwerer“ Elemente des Periodensystems mit den Ordnungszahlen 113 (Nihonium), 115 (Moscovium), 117 (Tenness) und 118 (Oganesson) bekannter gemacht werden. Anlass war der 150. Jahrestag der Entwicklung des Periodensystems.<ref name="2019_JahrDesPS" /> Veranstaltungen in [[Paris]], [[Murcia (Stadt)|Murcia]] und [[Tokio]] erinnerten an das Ereignis.<ref name="iypt" />

=== Künftige Erweiterungen des Periodensystems ===
Experimente zur Erzeugung synthetischer Elemente werden fortgesetzt und werden voraussichtlich auch zur Erzeugung von Elementen mit Ordnungszahlen über 118 führen. Sofern diese sich in das bisherige Schema einfügen, wird in der [[Chemische Elemente der achten Periode|achten Periode]] erstmals eine ''g''-Unterschale (nämlich die der fünften Hauptschale) aufgefüllt. Da die ''g''-Unterschale neun Orbitale enthält, die 18 Elektronen aufnehmen können, wird die achte Periode insgesamt fünfzig (2&#8239;·&#8239;5<sup>2</sup>) Elemente umfassen: Acht Hauptgruppenelemente (Auffüllen der ''8s''- und der ''8p''-Unterschalen), zehn äußere Übergangselemente (Auffüllen der ''7d''-Unterschale), vierzehn innere Übergangselemente, bei denen die ''6f''-Unterschale aufgefüllt wird, und weitere achtzehn innere Übergangselemente, bei denen die ''5g''-Unterschale aufgefüllt wird.<ref name="spektrum-300967" /><ref name="HoWi81_994" /> Analoges würde für die neunte Periode gelten.

Möglicherweise werden die mit der Ordnungszahl zunehmenden relativistischen Effekte ([[#Zusätzliche Einflüsse|siehe oben]]) jedoch die Periodizitäten immer mehr verschwimmen lassen. Sie beeinflussen das Verhalten der Elektronen und damit die chemischen Eigenschaften, so dass diese nicht mehr unbedingt der Position des Elements im Periodensystem entsprechen müssen.<ref name="spektrum-300967" /> Dies deutet sich bereits bei den bekannten Elementen an: So sollten die Übergangsmetalle <sub>104</sub>Rutherfordium und <sub>105</sub>Dubnium in ihrem Verhalten den jeweils im Periodensystem darüberstehenden Übergangsmetallen Hafnium beziehungsweise Tantal ähneln. Experimente zeigen jedoch ein Verhalten, das eher den Actinoiden Plutonium beziehungsweise Protactinium ähnelt.<ref name="spektrum-300967" /> Die darauf folgenden Elemente <sub>106</sub>Seaborgium und <sub>107</sub>Bohrium hingegen zeigen wieder das ihrer Position im Periodensystem entsprechende Verhalten.<ref name="spektrum-300967" /> <sub>114</sub>Flerovium sollte als Element der vierten Hauptgruppe dem Blei ähneln, scheint sich aber eher wie ein Edelmetall zu verhalten.<ref name="spektrum-300967" />

Je schwerer die erzeugten Atome sind, umso kürzer ist im Allgemeinen ihre Lebensdauer. Theoretische Abschätzungen lassen erwarten, dass ab Ordnungszahlen von etwas über 170 die Lebensdauer der erzeugten Atome gegen Null geht,<ref name="spektrum-300967" /><ref name="HoWi81_998" /> so dass gar nicht mehr von erzeugten Atomen gesprochen werden kann. Dies wäre, sofern zutreffend, die theoretische Obergrenze für den Umfang des Periodensystems.

== Andere Darstellungen des Periodensystems ==
=== Langperiodensystem ===
[[Datei:32-column periodic table-a.png|mini|hochkant=2.7|Das Langperiodensystem]]
Die heutzutage meistens benutzte mittellange Form des Periodensystems (mit 18 Spalten und platzsparend ausgelagertem ''f''-Block) wurde bereits detailliert erläutert. Verzichtet man auf das Auslagern des ''f''-Blocks, der die Lanthanoide und Actinoide umfasst, erhält man die so genannte lange Form des Periodensystems mit 32 Spalten. In dieser Darstellung gibt es im Gegensatz zur mittellangen Form keine Unterbrechungen in der Abfolge der Ordnungszahlen.<ref name="Scerri_Tale_190" />

Ein erstes Langperiodensystem wurde 1905 von [[Alfred Werner (Chemiker)|Alfred Werner]] vorgeschlagen.<ref name="Römpp_PS" /> [[William B. Jensen]] empfahl das Langperiodensystem, da die in kürzeren Periodensystemen separat dargestellten Lanthanoide und Actinoide den Studenten als unwichtig und langweilig erscheinen würden.<ref name="Jensen" /> Trotz der lückenlosen Darstellung wird das Langperiodensystem wegen seines für den Buchdruck unhandlichen Formats selten verwendet.<ref name="Leach" /> Ein über die Ordnungszahl 118 hinausgehendes Periodensystem befindet sich unter [[Erweitertes Periodensystem]].

=== Alternative Periodensysteme ===
{{Hauptartikel|Alternative Periodensysteme|Liste der chemischen Elemente}}
Die Form des Periodensystems von Dmitri Mendelejew hat sich durchgesetzt. Dennoch gab (und gibt) es weitere Vorschläge für alternative Ordnungen der Elemente nach ihren Eigenschaften. In den ersten hundert Jahren seit dem Entwurf Mendelejews von 1869 wurden schätzungsweise 700 Varianten des Periodensystems veröffentlicht.<ref name="Jensen" /><ref name="Papers" /><ref name="Scerri 20" /> Neben vielen rechteckigen Varianten gab es auch kreis-, kugel-, würfel-, zylinder-, spiral-, pyramiden-, schichten-, blumen-, schleifen-,<ref name="lemniscate" /> achteck- und dreieckförmige Periodensysteme.<ref name="pt_database" /> Die verschiedenen Formen dienen meistens der Hervorhebung bestimmter Eigenschaften.<!--ref name="Scerri 19" /--> Die meisten Darstellungen sind [[zweidimensional]].<ref name="emsley" /> Die erste [[dreidimensional]]e Darstellung wurde bereits vor dem Periodensystem Mendelejews im Jahr 1862 von de Chancourtois veröffentlicht. Eine weitere dreidimensionale Darstellung aus mehreren Papierschleifen wurde 1925 von M. Courtines publiziert,<ref name="Courtines" /><ref name="pt_database-Courtines" /> und eine schichtenförmige wurde von A. N. Wrigley im Jahr 1949 erstellt.<ref name="Wrigley_Mast_McCutcheon" /><ref name="pt_database-Wringley" /> [[Paul-Antoine Giguère]] veröffentlichte 1965 ein aus mehreren Platten zusammengestelltes Periodensystem<ref name="Mazurs" /> und Fernando Dufour eine baumförmige Darstellung im Jahr 1996.<ref name="pt-database-Dufour" /><ref name="Kauffman" /> Das Periodensystem von Tim Stowe<ref name="pt_database-Stowe" /> aus dem Jahr 1989 wurde einschließlich einer Farbdimension als vierdimensional beschrieben.<ref name="Bradley" />

Daneben gibt es eher chemisch und eher physikalisch orientierte Darstellungen des Periodensystems.<ref name="Scerri 285" /> Ein chemisch orientiertes Periodensystem wurde 2002 von Geoff Rayner-Canham für anorganische Chemiker veröffentlicht,<ref name="pt_database-InorganicChemist's" /> bei dem Tendenzen und Muster sowie ungewöhnliche chemische Eigenschaften betont sind. Ein physikalisch orientiertes Periodensystem wurde 1928 von [[Charles Janet]] publiziert, mit einem stärkeren Fokus auf die Elektronenkonfiguration und Quantenmechanik,<ref name="Scerri_triads" /> wie auch von Alper aus dem Jahr 2010.<ref name="Alper" /> Letzteres wurde allerdings aufgrund der mangelnden Darstellung der Periodizität der Eigenschaften kritisiert.<ref name="ScerriJBPC" /> Zu den Mischformen gehört das Standardperiodensystem, das sowohl chemische als auch physikalische Eigenschaften wie Oxidationszahlen, elektrische und Wärmeleitfähigkeiten aufführt.<ref name="Bent_Weinhold" /> Dessen Verbreitung wird der Ausgewogenheit und Praktikabilität der angezeigten Eigenschaften zugeschrieben.<ref name="Scerri 2011" /><ref name="Francl" /> Kein alternatives Periodensystem, aber dennoch eine deutlich anders aussehende Darstellung ist das Kurzperiodensystem ([[#Beziehungen zwischen Haupt- und Nebengruppen|siehe oben]]), bei dem Haupt- und Nebengruppen ineinander verschachtelt sind. Andere Klassifikationsmethoden richten sich nach dem natürlichen Vorkommen der Elemente in [[Mineralien]] ([[Goldschmidt-Klassifikation]]) oder nach der [[Kristallstruktur]].

<gallery class="center" widths="150">
Elementspiral.svg|Elemente-Spirale von Benfey (1960)<ref name="Emsley_Sharp" /><ref name="Seaborg_Plutonium" />
Mendeleev flower.jpg|Blumenperiodensystem
Stowe-Janet-Scerri Periodic Table.jpg|3-D-Periodensystem von Stowe
Periodic system Zmaczynski&Bayley.svg|Periodensystem von Zmaczynski und Bayley
Periodic system Pyramid format.svg|Pyramidenförmiges Periodensystem
1 spiral oval cellule color 20120628 05.png|Spiralförmiges Periodensystem
Circular periodic table.png|Kreisförmiges Periodensystem
TROPE.svg|Kreisförmiges Periodensystem
ADOMAH periodic table (horizontal) - electron orbitals.svg|ADOMAH-Periodensystem
Cubic periodic table van den Broek.jpg|Würfelförmiges Periodensystem
</gallery>

== Zitat ==
{{Zitat
 |Text=Neben der Vorhersage neuer Elemente und ihrer zu erwartenden Eigenschaften hat sich das Periodensystem auch als unschätzbar erwiesen, wenn erfolgversprechende Forschungsansätze bei der Herstellung neuer Verbindungen gesucht werden. Die Chemiker haben diese Denkweise mittlerweile in solchem Maße verinnerlicht, dass ihnen kaum noch bewusst ist, wie außerordentlich schwierig ihre Aufgabe wäre, wenn sie sich nicht auf periodische Trends stützen könnten. Ihre Arbeit kann deshalb erfolgreich geplant werden, weil sich die Auswirkungen schon im Voraus abschätzen lassen, wenn ein Element oder eine Gruppe in einer Verbindung ersetzt werden. Dabei behält der umsichtige Chemiker aber stets die Möglichkeit im Auge, dass überraschend neue Effekte oder unerwartete Faktoren auftreten können.
 |Autor=N.N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemistry of the Elements.''<ref name="GreenwoodEarnshaw_30" />}}

== Siehe auch ==
* [[Nukleosynthese]]

== Literatur ==
* [[Ekkehard Fluck]], [[Klaus Gustav Heumann|Klaus G. Heumann]]: ''Periodensystem der Elemente: physikalische Eigenschaften; [chemische, biologische und geologische Eigenschaften].'' 5. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2012, ISBN 978-3-527-33285-4.
* Periodensystem interaktiv! (CD-ROM für Windows und Mac OS X), Welsch & Partner, Tübingen.
* P. Kurzweil, P. Scheipers: ''Chemie.'' Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0341-2, Kapitel 3: ''Periodensystem der Elemente (PSE)''.
* [[Norman Greenwood|N. N. Greenwood]], [[Alan Earnshaw|A. Earnshaw]]: ''Chemistry of the Elements.'' 2nd ed., Elsevier, Oxford 2016, ISBN 978-0-7506-3365-9, Chapter 2: ''Chemical Periodicity and the Periodic Table''.
* K. Seubert (Hrsg.): ''Das natürliche System der chemischen Elemente – Abhandlungen von Lothar Meyer (1864–1869) und D. Mendelejeff (1869–1871).'' Engelmann, Leipzig 1895 ([https://archive.org/details/dasnatrlichesys00seubgoog/page/n2 Digitalisat]).
* [[Stephen G. Brush]]: ''The reception of Mendeleev's Periodic Law in America and Britain.'' In: ''Isis.'' Band 87, 1996, S.&nbsp;595–628.
* [[Jan W. van Spronsen]]: ''The Periodic System of Chemical Elements. A History of the First Hundred Years.'' Elsevier, Amsterdam, London und New York 1969, ISBN 978-0-444-40776-4.
* Masanori Kaji, [[Helge Kragh]], Gábor Palló (Hrsg.): ''Early responses to the periodic system.'' Oxford University Press, 2015, ISBN 978-0-19-020007-7.
* [[Eric Scerri]]: ''The Periodic Table. Its Story and Its Significance.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9.

== Weblinks ==
{{Commons|Periodic table of elements|Periodensystem|audio=1|video=1}}
{{Wiktionary}}
{{Wikibooks|Anorganische Chemie für Schüler/ Hauptgruppen des PSE}}
* {{Internetquelle |url=https://www.gdch.de/fileadmin/downloads/Service_und_Informationen/Presse_OEffentlichkeitsarbeit/Bilder/PSE-Jahr/SonderpublikationElemente_GDCh_Spektrum_d_Wiss_2019.pdf |titel=Elemente, 150 Jahre Periodensystem |hrsg=[[Gesellschaft Deutscher Chemiker]], [[Spektrum der Wissenschaft]] |datum=2019-03 |format=PDF; 3,2&nbsp;MB |abruf=2023-12-21 |abruf-verborgen=1}}
* [https://www.webelements.com/ webelements – Informationen zu den Elementen] (englisch)
* [https://periodictable.com/ Periodic Table] (englisch), von [[Theodore Gray]]
* [https://pse-online.de/include/aktuelles-Periodensystem-der-elemente-din-a-4-Download-werkstoff.pdf PDF-Druck-Version auf pse-online.de] (56&nbsp;kB)
* [https://vis.sciencemag.org/periodic-table/ ''Setting the Table. A brief visual history of the periodic table.''] Animation auf ''sciencemag.org'', zuletzt eingesehen am 1. Februar 2019
* Ralph M. Cahn: [https://www.hyle.org/publications/books/cahn/cahn.pdf Historische und philosophische Aspekte des Periodensystems der chemischen Elemente] (PDF; 560&nbsp;kB)
* [https://www.sciencehistory.org/distillations/mendeleevs-legacy-the-periodic-system Eric Scerri, Mendeleev’s Legacy: The Periodic System], Distillations, 12. April 2007
* [https://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_database.php Internet Database of Periodic Tables], eine umfangreiche Sammlung historischer und moderner Periodensysteme (englisch)
* [https://chemicalsinourlife.echa.europa.eu/documents/2934490/2940560/Periodic+table+of+elements Periodensystem der europäischen Chemikalienagentur Echa] – liefert neben chemischen und physikalischen Eigenschaften viele regulatorische und gesetzliche Informationen, die sonst nur schwer zu finden sind

== Einzelnachweise ==
<references responsive>
<ref name="2019_JahrDesPS">
{{Internetquelle
 |url=https://www.badische-zeitung.de/kolumnen-sonstige/unterm-strich-wenn-s-stinkt-und-kracht
 |titel=Unterm Strich: Wenn’s stinkt und kracht
 |werk=[[Badische Zeitung]]
 |datum=2019-01-02
 |abruf=2019-01-21}}<br />{{Internetquelle
 |url=https://www.chemie.com/home/details/article/2019-wird-internationales-jahr-des-periodensystems.html
 |titel=2019 wird Internationales Jahr des Periodensystems
 |hrsg=Chemie-Verbände Baden-Württemberg
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</ref>
<ref name="Alper">
{{Literatur
 |Autor=R. Alper
 |Titel=The simplified periodic table: elements ordered by their subshells
 |Sammelwerk=The Journal of Biological Physics and Chemistry
 |Band=10
 |Nummer=2
 |Datum=2010
 |Seiten=74–80
 |Sprache=en
 |DOI=10.4024/43AL09F.jbpc.10.02}}
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<ref name="Aston1919">
[https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1922/aston/facts/ The Nobel Prize - Francis W. Aston: Facts]: „... Francis Aston developed the mass spectrograph in 1919 to map the different isotopes.“
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[https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1917/barkla/facts/ The Nobel Prize - Charles Glover Barkla: Facts]: „Around 1906, Charles Barkla showed that each element's secondary spectrum was unique, irrespective of temperature, structure, and chemical composition.“
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<ref name="BBCFourElementsAdded">
{{Internetquelle
 |url=http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-35220823
 |titel=Chemistry: Four elements added to periodic table
 |werk=BBC News
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<ref name="Bent_Weinhold">
{{Literatur
 |Autor=H. A. Bent, F. Weinhold
 |Titel=Supporting information: News from the periodic table: An introduction to "Periodicity symbols, tables, and models for higher-order valency and donor–acceptor kinships"
 |Sammelwerk=Journal of Chemical Education
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<ref name="Bodner_Rickard_Spencer">
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 |Autor=G. M. Bodner, L. H. Rickard, J. N. Spencer
 |Titel=Chemistry: Structure and Dynamics
 |Verlag=John Wiley & Son
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 |ISBN=0-471-14278-6
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Masanori Kaji, Helge Kragh, Gabor Pallo: ''Early Responses to the Periodic System.'' Oxford University Press, 2015, ISBN 978-0-19-020008-4, S.&nbsp;50–57.
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 |Autor=D. Bradley
 |Titel=At last, a definitive periodic table?
 |Sammelwerk=ChemViews Magazine
 |Datum=2011-07-20
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{{Literatur
 |Autor=D. Castelvecchi
 |Titel=Exotic atom struggles to find its place in the periodic table
 |Sammelwerk=Nature
 |Datum=2015-04-08
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<ref name="Courtines">
Courtines, J. Chemical Education, Band 2, 1925, S.&nbsp;107.
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{{Literatur
 |Autor=P. A. Cox
 |Titel=Inorganic Chemistry
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 |Ort=London
 |Datum=2004
 |ISBN=1-85996-289-0
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 |Autor=M. W. Cronyn
 |Titel=The Proper Place for Hydrogen in the Periodic Table
 |Sammelwerk=Journal of Chemical Education
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<ref name="Döbereiner1829">
J. W. Döbereiner: ''Versuch zu einer Gruppirung<!-- sic! --> der elementaren Stoffe nach ihrer Analogie.'' in: J.C. Poggendorff (Hrsg.): Annalen der Physik und Chemie, 15. Band, Leipzig 1829, S.&nbsp;301–307 [https://hdl.handle.net/2027/mdp.39015065410634?urlappend=%3Bseq=315 Digitalisat] [https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15100n/f311.langEN Digitalisat]
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 |Autor=J. Emsley
 |Titel=Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements
 |Auflage=neu
 |Verlag=Oxford University Press
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 |Autor=J. Emsley, R. Sharp
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 |Sammelwerk=The Independent
 |Datum=2010-06-21
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{{Literatur
 |Autor=Eric Scerri
 |Titel=Mendeleev's Periodic Table Is Finally Completed and What To Do about Group 3?
 |Sammelwerk=Chemistry International
 |Band=34
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 |Autor=M. Francl
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 |Band=1
 |Nummer=2
 |Datum=2009-05
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<ref name="Gmelin1827_35f">
L. Gmelin: ''Handbuch der theoretischen Chemie.'' 1. Bd, 1. Abt., 3. Aufl., Frankfurt am Main 1827, S.&nbsp;35–36 ([https://hdl.handle.net/2027/mdp.39015070877934?urlappend=%3Bseq=9 Digitalisat]).
</ref>
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L. Gmelin: ''Handbuch der theoretischen Chemie.'' 1. Bd, 1. Abt., 3. Aufl., Frankfurt am Main 1827, S.&nbsp;192 ([https://hdl.handle.net/2027/mdp.39015070877934?urlappend=%3Bseq=210 Digitalisat]).
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L. Gmelin: ''Handbuch der Chemie.'' Band 1, 4. Auflage, Heidelberg 1843, S.&nbsp;457 ([https://hdl.handle.net/2027/uc1.b4059116?urlappend=%3Bseq=487 Digitalisat]).
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<ref name="Gray_12">
T. Gray: ''The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe.'' Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2, S.&nbsp;12.
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<ref name="GreenwoodEarnshaw">
N. N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemistry of the Elements.'' Oxford, Pergamon Press, 1984. ISBN 978-0-08-022057-4.
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N.N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemistry of the Elements.'' 2nd ed., Elsevier, Oxford 2016, ISBN 978-0-7506-3365-9, S.&nbsp;26.
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<ref name="GreenwoodEarnshaw_27">
N.N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemistry of the Elements.'' 2nd ed., Elsevier, Oxford 2016, ISBN 978-0-7506-3365-9, S.&nbsp;27.
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<ref name="GreenwoodEarnshaw_29">
N.N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemistry of the Elements.'' 2nd ed., Elsevier, Oxford 2016, ISBN 978-0-7506-3365-9, S.&nbsp;29.
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<ref name="GreenwoodEarnshaw_30">
N.N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemistry of the Elements.'' 2nd ed., Elsevier, Oxford 2016, ISBN 978-0-7506-3365-9, S.&nbsp;30: „In addition to the prediction of new elements and their probable properties, the periodic table has proved invaluable in suggesting fruitful lines of research in the preparation of new compounds. Indeed, this mode of thinking is now so ingrained in the minds of chemists that they rarely pause to reflect how extraordinarily difficult their task would be if periodic trends were unknown. It is the ability to anticipate the effect of changing an element or a group in a compound which enables work to be planned effectively, though the prudent chemist is always alert to the possibility of new effects or unsuspected factors which might surprisingly intervene.“
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N.N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemistry of the Elements.'' 2nd ed., Elsevier, Oxford 2016, ISBN 978-0-7506-3365-9, S.&nbsp;65.
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Hans-Ulrich Harten: ''Physik für Mediziner.'' Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-22293-5, S.&nbsp;77.
</ref>
<ref name="Hevesy">
{{Literatur
 |Autor=G. Hevesy
 |Titel=Redkie zemeli s tochki zreniya stroeniya atoma (Rare earths from the point of view of structure of atom)
 |Verlag=NKhTI
 |Ort=Leningrad
 |Datum=1929
 |Sprache=ru
 |Kommentar=Zitiert bei Trifonov 1970, S.&nbsp;188}}
</ref>
<ref name="Hinrichs">
{{Literatur
 |Autor=G. D. Hinrichs
 |Titel=On the classification and the atomic weights of the so-called chemical elements, with particular reference to Stas's determinations
 |Sammelwerk=Proceedings of the American Association for the Advancement of Science
 |Band=18
 |Nummer=5
 |Datum=1869
 |Seiten=112–124
 |Sprache=en
 |Online={{Google Buch |BuchID=vj1SAAAAcAAJ}}}}
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<ref name="HoWi81_748">
{{Holleman-Wiberg |Auflage=81. |Startseite=748 |Endseite=750}}
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{{Holleman-Wiberg |Auflage=81. |Startseite=994}}
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{{Holleman-Wiberg |Auflage=81. |Startseite=998}}
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<ref name="HoWi101_654">
{{Holleman-Wiberg |Auflage=101. |Startseite=654}}
</ref>
<ref name="HoWi 2016">
''Grundlagen und Hauptgruppenelemente.'' in: Hollemann, Wiberg, ''Lehrbuch der anorganischen Chemie'', Walter de Gruyter, 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, Band 1, S.&nbsp;82.
</ref>
<ref name="HoWi_71">
[[Arnold F. Holleman|A. F. Holleman]], [[Nils Wiberg|N. Wiberg]]: ''[[Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie|Anorganische Chemie]].'' 103. Auflage. 1. Band: ''Grundlagen und Hauptgruppenelemente.'' de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S.&nbsp;71.
</ref>
<ref name="HoWi_72f">
[[Arnold F. Holleman|A. F. Holleman]], [[Nils Wiberg|N. Wiberg]]: ''[[Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie|Anorganische Chemie]].'' 103. Auflage. 1. Band: ''Grundlagen und Hauptgruppenelemente.'' de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S.&nbsp;72–73.
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<ref name="HoWi_78">
[[Arnold F. Holleman|A. F. Holleman]], [[Nils Wiberg|N. Wiberg]]: ''[[Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie|Anorganische Chemie]].'' 103. Auflage. 1. Band: ''Grundlagen und Hauptgruppenelemente.'' de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S.&nbsp;78.
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<ref name="HoWi_81">
[[Arnold F. Holleman|A. F. Holleman]], [[Nils Wiberg|N. Wiberg]]: ''[[Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie|Anorganische Chemie]].'' 103. Auflage. 1. Band: ''Grundlagen und Hauptgruppenelemente.'' de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S.&nbsp;81.
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<ref name="HoWi_89">
[[Arnold F. Holleman|A. F. Holleman]], [[Nils Wiberg|N. Wiberg]]: ''[[Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie|Anorganische Chemie]].'' 103. Auflage. 1. Band: ''Grundlagen und Hauptgruppenelemente.'' de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S.&nbsp;89.
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<ref name="HoWi_96">
[[Arnold F. Holleman|A. F. Holleman]], [[Nils Wiberg|N. Wiberg]]: ''[[Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie|Anorganische Chemie]].'' 103. Auflage. 1. Band: ''Grundlagen und Hauptgruppenelemente.'' de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S.&nbsp;96.
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[[Arnold F. Holleman|A. F. Holleman]], [[Nils Wiberg|N. Wiberg]]: ''[[Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie|Anorganische Chemie]].'' 103. Auflage. 1. Band: ''Grundlagen und Hauptgruppenelemente.'' de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, Tafel&nbsp;1.
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G.B. Kauffman: ''ElemenTree: A 3-D Periodic Table by Fernando Dufour,'' The Chemical Educator, Band&nbsp;4, 1999, S.&nbsp;121–122.
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{{Literatur
 |Autor=J. Keeler, P. Wothers
 |Titel=Chemical Structure and Reactivity: An Integrated Approach
 |Verlag=Oxford University
 |Ort=Oxford
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Winfried Koelzer: ''Lexikon zur Kernenergie.'' KIT Scientific Publishing, 2013, ISBN 978-3-7315-0059-9, S.&nbsp;50.
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{{Literatur
 |Autor=Mikhail Kurushkin
 |Titel=Viatscheslaw Romanoff: unknown genius of the periodic system
 |Sammelwerk=Pure Appl. Chem.
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Hans Peter Latscha, Martin Mutz: ''Chemie der Elemente.'' ISBN 3-642-16914-7, S.&nbsp;1.
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 |Autor=M. R. Leach
 |Titel=Concerning electronegativity as a basic elemental property and why the periodic table is usually represented in its medium form
 |Sammelwerk=Foundations of Chemistry
 |Band=15
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 |Datum=2012
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 |titel=Weird Words of Science: Lemniscate Elemental Landscapes
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E. Lenßen: ''Ueber die Gruppirung der Elemente nach ihrem chemisch ‐ physikalischen Character.'' Justus Liebigs Annalen der Chemie und Pharmacie, CIII. Band, 2. Heft (1857), S.&nbsp;121–131, [[doi:10.1002/jlac.18571030202]].
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Ernst Lenssen: ''Zur Farbenlehre.'' Justus Liebigs Annalen der Chemie und Pharmacie. CIV. Band, 2. Heft (1857), S.&nbsp;177–184, [[doi:10.1002/jlac.18571040206]].
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 |Autor=Errol G. Lewars
 |Titel=Modeling Marvels: Computational Anticipation of Novel Molecules
 |Verlag=Springer Science & Business Media
 |Datum=2008
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 |Seiten=69–71
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Roland Lindner: ''Kern- und Radiochemie.'' Springer-Verlag, 1961, Reprint 2013, ISBN 978-3-642-87162-7, S.&nbsp;229.
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 |Autor=E. G. Mazurs
 |Titel=Graphical Representations of the Periodic System During One Hundred Years
 |Verlag=University of Alabama Press
 |Ort=Alabama
 |Datum=1974
 |ISBN=0-8173-3200-6
 |Seiten=111}}
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Dmitri Iwanowitsch Mendelejew: ''Ein Experiment für ein System der Elemente, basierend auf ihren Atomgewichten und chemischen Ähnlichkeiten'' (Übersetzung), 1869.
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D. Mendelejew, J. Russ. Phys. Chem. Soc., 1, 60 (1869).<br /> Deutsche Übersetzung:<br /> D. Mendelejeff: ''Die Beziehungen zwischen den Eigenschaften der Elemente und ihren Atomgewichten.'' In: K. Seubert (Hrsg.): ''Das natürliche System der chemischen Elemente – Abhandlungen von Lothar Meyer (1864–1869) und D. Mendelejeff (1869–1871).'' Engelmann, Leipzig 1895, S.&nbsp;20 ([https://archive.org/details/dasnatrlichesys00seubgoog/page/n22 Digitalisat]).
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D. Mendelejew, J. Russ. Phys. Chem. Soc., 3, 25 (1871).<br /> Deutsche Übersetzung:<br />D. Mendelejeff: ''Die periodische Gesetzmäßigkeit der chemischen Elemente.'' Annalen der Chemie und Pharmacie, VIII. Supplementband, 133–229, C. F. Winter'sche Verlagshandlung, Leipzig und Heidelberg 1872 ([https://books.google.de/books?id=KdHyAAAAMAAJ&hl=de&pg=RA1-PA133 Digitalisat])<br />
D. Mendelejeff: ''Die periodische Gesetzmässigkeit der chemischen Elemente.'' In: K. Seubert (Hrsg.): ''Das natürliche System der chemischen Elemente – Abhandlungen von Lothar Meyer (1864–1869) und D. Mendelejeff (1869–1871).'' Engelmann, Leipzig 1895, S.&nbsp;41 ([https://archive.org/details/dasnatrlichesys00seubgoog/page/n42 Digitalisat]).
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Correspondenzen: ''V. von Richter, aus St. Petersburg am 17. October 1869.'' Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 2. Jahrgang, Ferd. Dümmler's Verlagsbuchhandlung, Berlin 1869, S.&nbsp;552 ff., hier S.&nbsp;553 ([https://hdl.handle.net/2027/hvd.cl1hyq?urlappend=%3Bseq=601 Digitalisat]).
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D. Mendelejeff: ''Ueber die Beziehungen der Eigenschaften zu den Atomgewichten der Elemente.'' Zeitschrift für Chemie, Neue Folge, V. Band, Quandt & Händel, Leipzig 1869, S.&nbsp;405 ([https://www.archive.org/stream/zeitschriftfrch07unkngoog#page/n413/mode/1up Digitalisat])<br />
D. Mendelejeff: ''Ueber die Beziehungen der Eigenschaften zu den Atomgewichten der Elemente.'' In: K. Seubert (Hrsg.): ''Das natürliche System der chemischen Elemente – Abhandlungen von Lothar Meyer (1864–1869) und D. Mendelejeff (1869–1871).'' Engelmann, Leipzig 1895, S.&nbsp;18 ([https://archive.org/details/dasnatrlichesys00seubgoog/page/n20 Digitalisat]).
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L. Meyer: ''Die Natur der chemischen Elemente als Funktion ihrer Atomgewichte'', Annalen der Chemie und Pharmacie, VII. Supplementband 1870, S. 354–364, [http://books.google.com/books?id=KdHyAAAAMAAJ&pg=PA354#v=onepage&q&f=false Google-Books] [https://archive.org/details/dasnatrlichesys00seubgoog/page/n10 Archive.org]
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G. Rayner-Canham: ''Periodic Patterns: the Group (n) and Group (n+10) linkage.'' Foundations of Chemistry, vol. 15, issue 2 (July 2013), 229–237, [[doi:10.1007/s10698-012-9169-6]] (Paywall)
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G. Rayner-Canham: ''Isodiagonality in the periodic table.'' Foundations of Chemistry, vol. 13, issue 2 (July 2011), 121–129, [[doi:10.1007/s10698-011-9108-y]] (Paywall)
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E. Renatus, In: ''Chemie unserer Zeit'' (1983), Band&nbsp;17, S.&nbsp;96–102.
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Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9. S.&nbsp;139. Die bei Scerri ohne Einheiten angegebenen Wärmekapazitäten 0,073 und 0,076 sind offenbar in Btu/(lb °F) und wurden durch Multiplikation mit 4186,8 in J/(kg K) umgerechnet.
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Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9. S.&nbsp;202.
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<ref name="Scerri_PS_230">
Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9. S.&nbsp;230.
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<ref name="Scerri_PS_231">
Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9. S.&nbsp;231.
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<ref name="Scerri_PS_234">
Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9. S.&nbsp;234.
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<ref name="Scerri_PS_265f">
Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9, S.&nbsp;265–266.
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<ref name="Scerri_PS_267ff">
Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9, S.&nbsp;267 ff.
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<ref name="Scerri_PS_291-26">
Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9. S.&nbsp;291, Fußnote&nbsp;26.
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<ref name="Scerri_PS_291-32">
Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9. S.&nbsp;291, Fußnote&nbsp;32.
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Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9. S.&nbsp;302, Fußnote&nbsp;47.
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<ref name="Scerri_PS_320-21">
Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, New York 2007, ISBN 978-0-19-530573-9. S.&nbsp;320, Fußnote&nbsp;21.
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<ref name="Scerri 2011">
Eric Scerri: ''The periodic table: A very short introduction.'' Oxford University Press, New York 2011. ISBN 978-0-19-958249-5.
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<ref name="Scerri SHI">
Eric Scerri: [https://www.sciencehistory.org/distillations/mendeleevs-legacy-the-periodic-system ''Mendeleev’s Legacy: The Periodic System.''] Science History Institute Distillations. Abgerufen am 6. Juni 2019.
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<ref name="Scerri_SomeComments">
Eric Scerri: ''Some comments on the recently proposed periodic table featuring elements ordered by their subshells''. In: ''Journal of Biological Physics and Chemistry'' (2012), Band&nbsp;12, Heft&nbsp;2.
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<ref name="Scerri_Tale_67">
Eric Scerri: ''A Tale of Seven Elements.'' Oxford University Press, New York 2013, ISBN 978-0-19-539131-2, S.&nbsp;67.
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<ref name="Scerri_Tale_190">
{{Literatur
 |Autor=Eric Scerri
 |Titel=A Tale of 7 Elements: Element 61—Promethium
 |Verlag=Oxford University Press
 |Datum=2013
 |ISBN=978-0-19-539131-2
 |Seiten=175–194 (190)
 |Sprache=en
 |Online={{Google Buch |BuchID=spjcrJ0UjbsC |Seite=190}}
 |Zitat=…&nbsp;no interruptions in the sequence of increasing atomic numbers&nbsp;…}}
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<ref name="Scerri2">
Eric R. Scerri: ''The Periodic Table.'' Oxford University Press, USA, 2007, ISBN 978-0-19-530573-9, S.&nbsp;272–276.
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<ref name="ScerriJBPC">
{{Literatur
 |Autor=Eric Scerri
 |Titel=Some comments on the recently proposed periodic table featuring elements ordered by their subshells
 |Sammelwerk=Journal of Biological Physics and Chemistry
 |Band=12
 |Nummer=2
 |Datum=2012
 |Seiten=69–70
 |Sprache=en}}
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<ref name="Seaborg_CEN">
{{Literatur
 |Autor=G. Seaborg
 |Titel=The chemical and radioactive properties of the heavy elements
 |Sammelwerk=Chemical English Newspaper
 |Band=23
 |Nummer=23
 |Datum=1945
 |Seiten=2190–2193
 |Sprache=en
 |DOI=10.1021/cen-v023n023.p2190}}
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<ref name="Seaborg_Origin">
G. T. Seaborg: ''Origin of the Actinide Concept''. In: K. A. Gschneider Jr. (Hrsg.): ''Handbook on the Physics and Chemistry of the Rare Earths''. Band 18. Amsterdam, Elsevier, 1994, S.&nbsp;1–27.
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<ref name="Seaborg_Plutonium">
{{Literatur
 |Autor=G. Seaborg
 |Titel=Plutonium: The Ornery Element
 |Sammelwerk=Chemistry
 |Band=37
 |Nummer=6
 |Datum=1964
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 |Sprache=en}}
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<ref name="Silberberg">
{{Literatur
 |Autor=M. S. Silberberg
 |Titel=Chemistry: The molecular nature of matter and change
 |Auflage=4
 |Verlag=McGraw-Hill
 |Ort=New York
 |Datum=2006
 |ISBN=0-07-111658-3
 |Seiten=536
 |Sprache=en}}
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<ref name="spektrum-300967">
{{Internetquelle
 |url=https://www.spektrum.de/news/risse-im-periodensystem-der-elemente/1300967
 |titel=Chemie: Risse im Periodensystem
 |werk=spektrum.de
 |abruf=2019-01-19}}
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{{Internetquelle
 |url=https://www.spektrum.de/magazin/die-insel-der-stabilitaet-rueckt-naeher/1603750
 |titel=Chemie: Insel der Schwergewichte
 |werk=spektrum.de
 |abruf=2019-01-19}}
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 |url=https://www.spektrum.de/news/aelteste-kopie-des-periodensystems-gefunden/1619248
 |titel=Im Giftschrank: Älteste Kopie des Periodensystems gefunden
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 |abruf=2019-01-19}}
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{{Literatur
 |Autor=P. J. Stewart
 |Titel=The Flyleaf Table: An Alternative
 |Sammelwerk=Journal of Chemical Education
 |Band=85
 |Nummer=11
 |Datum=2008
 |Seiten=1490
 |Sprache=en
 |DOI=10.1021/ed085p1490
 |bibcode=2008JChEd..85.1490S}}
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<ref name="StFleur">
{{Internetquelle
 |autor=Nicholas St. Fleur
 |url=https://www.nytimes.com/2016/12/01/science/periodic-table-new-elements.html
 |titel=Four New Names Officially Added to the Periodic Table of Elements
 |werk=New York Times
 |datum=2016-12-01
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 |abruf=2018-09-12}}
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<ref name="Thyssen 1-94">
P. Thyssen, K. Binnemans: ''Accommodation of the Rare Earths in the Periodic Table: A Historical Analysis''. In K. A. Gschneider Jr. (Hrsg.): ''Handbook on the Physics and Chemistry of the Rare Earths.'' Elsevier, Amsterdam, 2011, Band 41, S.&nbsp;1–94.
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<ref name="Thyssen 80">
P. Thyssen, K. Binnemans: ''Accommodation of the Rare Earths in the Periodic Table: A Historical Analysis''. In K. A. Gschneider Jr. (Hrsg.): ''Handbook on the Physics and Chemistry of the Rare Earths.'' Elsevier, Amsterdam 2011, Band 41, S.&nbsp;80–81.
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<ref name="vanSpronsen">
J. W. van Spronsen: ''The Periodic System of Chemical Elements: A History of the First Hundred Years''. Elsevier, Amsterdam 1969.
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<ref name="Wendt">
{{Literatur
 |Autor=Heinz F. Wendt
 |Titel=Langenscheidts Taschenwörterbuch der neugriechischen und deutschen Sprache
 |Auflage=13
 |Verlag=Langenscheidt
 |Ort=Berlin
 |Datum=1986}}
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<ref name="Wilson_CW">
{{Internetquelle
 |autor=Polly Wilson
 |url=https://www.chemistryworld.com/news/hydrogen-adopts-alkali-metal-position/6769.article
 |titel=Hydrogen adopts alkali metal position
 |werk=Chemistry World'
 |hrsg=Royal Society of Chemistry
 |datum=2013-11-07
 |sprache=en
 |abruf=2022-11-08}}
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<ref name="Wrigley_Mast_McCutcheon">
A. N. Wrigley, W. C. Mast, T. P. McCutcheon: A laminar form of the periodic table. Part I., J. Chem. Education, Band 26, 1949, S. 216, [[doi:10.1021/ed026p216]]. Der Name ist bei van Spronsen, The Periodic System of Chemical Elements (1969), falsch wiedergegeben.
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<ref name="Wurzer">
''Auszug eines Briefes vom Hofrath Wurzer, Prof. der Chemie zu Marburg.'' in: L.W. Gilbert (Hrsg.): Annalen der Physik, Neue Folge, 26. Band, Leipzig 1817, S. 331–334, [https://hdl.handle.net/2027/chi.096071138?urlappend=%3Bseq=351 Digitalisat] [https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15065z/f344.pagination.langEN Digitalisat].
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</references>

{{Navigationsleiste Periodensystem}}
{{Exzellent|2. November 2019|193589137}}

[[Kategorie:Periodensystem| ]]
[[Kategorie:Klassifikation (Geowissenschaften)]]
[[Kategorie:Dmitri Iwanowitsch Mendelejew]]
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