Luvussa 3 ”Atomit, molekyylit ja ionit” esittelimme jaksollisen järjestelmän tunnettujen kemiallisten alkuaineiden järjestämisen välineenä. Jaksollinen järjestelmä on esitetty kuvassa 8.11 ”Jaksollinen järjestelmä”. Alkuaineet on lueteltu atomiluvun (protonien lukumäärä ytimessä) mukaan, ja alkuaineet, joilla on samankaltaisia kemiallisia ominaisuuksia, on ryhmitelty sarakkeisiin.

Miksi jaksollinen järjestelmä on rakenteeltaan sellainen kuin se on? Vastaus on melko yksinkertainen, jos ymmärtää elektronikonfiguraatioita: jaksollisen järjestelmän muoto jäljittelee alakuorien täyttymistä elektroneilla.

Aloitetaan H:sta ja He:stä. Niiden elektronikonfiguraatiot ovat vastaavasti 1s1 ja 1s2; He:llä n = 1 -kuori on täynnä. Nämä kaksi alkuainetta muodostavat jaksollisen järjestelmän ensimmäisen rivin (ks. kuva 8.12 ”1”).

Li:llä ja Be:llä seuraavat kaksi elektronia menisivät 2s-alikuoreen. Kuva 8.13 ”2” osoittaa, että nämä kaksi alkua ovat jaksollisessa järjestelmässä vierekkäin.

Seuraaville kuudelle alkuainemuodostumalle 2p-alikuori täyttyy elektroneilla. Jaksollisen järjestelmän oikealla puolella nämä kuusi alkuainetta (B:stä Ne:hen) on ryhmitelty yhteen (kuva 8.14 ”The 2”).

Seuraavaksi täytetään 3s-alakuori. Alkuaineet, joiden kohdalla tämä alikuori on täytetty, Na ja Mg, ovat taas jaksollisen järjestelmän vasemmalla puolella (kuva 8.15 ”The 3”).

Seuraavaksi 3p-alikuori täyttyy seuraavilla kuudella alkuaineella (kuva 8.16 ”The 3”).

Seuraavaksi 3d-alakuoren täyttämisen sijaan elektronit menevät 4s-alakuoreen (kuva 8.17 ”The 4”).

Kun 4s-alikuori on täyttynyt, 3d-alikuori täyttyy enintään 10 elektronilla. Tämä selittää 10 alkuaineen osion jaksollisen järjestelmän keskellä (kuva 8.18 ”3”).

Ja niin edelleen. Kun menemme jaksollisen järjestelmän rivejä pitkin, taulukon yleinen muoto hahmottaa, miten elektronit miehittävät kuoret ja alikuoret.

Jaksollisen järjestelmän vasemman puolen kahdessa ensimmäisessä sarakkeessa on s-alakuoret. Tämän vuoksi jaksollisen järjestelmän kaksi ensimmäistä riviä on nimetty s-lohkoksi. Vastaavasti p-lohko on jaksollisen järjestelmän oikeanpuoleisimmat kuusi saraketta, d-lohko on jaksollisen järjestelmän keskimmäiset 10 saraketta, kun taas f-lohko on 14-sarakkeinen osa, joka tavallisesti kuvataan irrotettuna jaksollisen järjestelmän päärungosta. Se voisi olla osa pääkappaletta, mutta silloin jaksollisuustaulukosta tulisi melko pitkä ja kömpelö. Kuvassa 8.19 ”Lohkot jaksollisessa järjestelmässä” on esitetty jaksollisen järjestelmän lohkot.

Ylimmän kuoren elektroneja sekä viimeisen täyttämättömän alikuoren mahdollisia elektroneja kutsutaan valenssielektroneiksi; korkeimman numeron kuorta kutsutaan valenssikuoreksi. (Sisempiä elektroneja kutsutaan ydinelektroneiksi.) Valenssielektronit ohjaavat pitkälti atomin kemiaa. Jos tarkastelemme vain valenssikuoren elektronikonfiguraatiota, huomaamme, että jokaisessa sarakkeessa valenssikuoren elektronikonfiguraatio on sama. Otetaan esimerkiksi jaksollisen järjestelmän ensimmäisen sarakkeen alkuaineet: H, Li, Na, K, Rb ja Cs. Niiden elektronikonfiguraatiot (lyhennetty suurempien atomien osalta) ovat seuraavat, valenssikuoren elektronikonfiguraatio korostettuna:

Neillä kaikilla on valenssikuorissaan samanlainen elektronikonfiguraatio: yksi s-elektroni. Koska valenssielektronit vaikuttavat suureen osaan alkuaineen kemiasta, voisimme olettaa, että näillä alkuaineilla olisi samanlainen kemia – ja niin onkin. Elektronien järjestäytyminen atomeissa selittää jaksollisen järjestelmän muodon lisäksi myös sen, että jaksollisen järjestelmän samassa sarakkeessa olevilla alkuaineilla on samanlainen kemia.

Sama käsite pätee jaksollisen järjestelmän muihin sarakkeisiin. Kussakin sarakkeessa olevilla alkuaineilla on samat valenssikuoren elektronikonfiguraatiot, ja alkuaineilla on joitakin samanlaisia kemiallisia ominaisuuksia. Tämä pätee ehdottomasti kaikkiin s- ja p-lohkojen alkuaineisiin. Koska d- ja f-lohkoissa on poikkeuksia alakuorien täyttymisjärjestyksessä, samanlaiset valenssikuoret eivät ole ehdottomia näissä lohkoissa. Näissä lohkoissa on kuitenkin paljon samankaltaisuuksia, joten kemiallisissa ominaisuuksissa on odotettavissa samankaltaisuutta.

Valenssikuoren elektronikonfiguraation samankaltaisuus merkitsee sitä, että voimme määrittää atomin elektronikonfiguraation pelkästään sen sijainnin perusteella jaksollisessa järjestelmässä. Tarkastellaan Se:tä, joka on esitetty kuvassa 8.20 ”Seleeni jaksollisessa järjestelmässä”. Se on p-lohkon neljännessä sarakkeessa. Tämä tarkoittaa, että sen elektronikonfiguraation pitäisi päättyä p4-elektronikonfiguraatioon. Se:n elektronikonfiguraatio onkin odotetusti 4s23d104p4.