元素周期表将化学元素按原子序数递增的顺序排列，以呈现元素性质中反复出现的相似性。表中的行和列将元素的位置与其原子结构及化学行为联系起来。周期表是化学的核心框架，既是一套分类体系，也是预测元素性质的依据。目前已确认的元素从原子序数为1的氢到原子序数为118的鿫，共构成七个完整的周期。(periodic-table.rsc.org)
编排原理
原子序数通常用 Z 表示，指一个原子的原子核中质子的数目。它唯一地确定一种元素的身份。中性原子的质子数与电子数相等；原子得到或失去电子后会形成离子，但元素的身份不变。同一种元素的原子可以具有不同数目的中子，这些原子就是该元素的同位素，在周期表中占据相同的位置。(openstax.org)
现代元素周期律指出，随着原子序数的增加，元素的性质会有规律地周期性重现。这与19世纪侧重原子量的表述不同。按原子序数排列，解决了按质量排列时与化学性质的相似性相冲突的情况，碲和碘就是典型例子。周期性并不意味着完全重复：同一列中的元素彼此相似，同时也存在有规律的差异。(periodic-table.rsc.org)
周期、族与分区
周期表中的横行称为周期，纵列称为族。常见的长式周期表有18个族。同族元素往往具有相近的外层电子排布，因此化学性质也相似。主族元素位于第1、2族及第13—18族；中部的d区占据第3—12族。(openstax.org)
有些族有约定俗成的名称。第1族除氢以外的元素为碱金属；第2族为碱土金属。第17族为卤素，第18族为稀有气体。金属主要分布在周期表的左侧和中部，非金属则主要分布在右上方。类金属分布在这两个区域交界处的部分位置。氢通常置于第1族的最上方，但它是一种非金属，具有独特的化学性质。(openstax.org)
周期表还划分为s区、p区、d区和f区，反映与其电子排布相关的亚层。这些分区的宽度分别为2、6、10和14个位置，对应各亚层所能容纳的电子数。为节省空间，镧系元素和锕系元素通常列在主表下方，但它们实际属于第6和第7周期。氦体现了按电子结构分类与按化学性质分类之间的区别：其电子排布为1s²，却与稀有气体一起被归入第18族。(openstax.org)
电子结构的解释
量子力学通过电子在各电子层和亚层中的排布来解释周期性。电子排布描述了电子对原子轨道的占据情况。泡利不相容原理规定，每个轨道最多容纳两个自旋投影相反的电子，从而约束了电子结构随原子序数增加而形成的方式。(openstax.org)
化学性质的相似性尤其与价电子有关，价电子参与化学键的形成和化学反应。例如，锂和钠都具有一个外层s电子，这有助于解释两者相似的化学行为。过渡元素和内过渡元素的规律更为复杂，因为d电子和f电子也可能参与化学过程。简单的轨道填充规则是有用的近似方法，但一些实际观测到的电子排布，包括铬和铜的电子排布，并不符合这些规则直接给出的预测。(openstax.org)
周期性变化趋势
多种性质在周期表中呈现有规律的变化。原子半径通常沿同一周期从左到右减小，沿同一族从上到下增大。在同一周期内，逐渐增强的原子核吸引力往往使电子向内收缩；沿同一族向下，已被电子占据的外层电子层则延伸至距原子核更远的位置。由于原子没有明确的边界，半径的数值取决于所采用的定义和测量方法。(openstax.org)
第一电离能是从一个孤立的气态原子中移走一个电子所需的能量，通常沿同一周期从左到右增大，沿同一族从上到下减小。电负性表示原子在化学键中吸引电子的倾向，其总体变化方向与原子大小的变化方向相反。金属性通常越接近周期表左下方越强。这些只是变化趋势，而非毫无例外的定律；亚层结构和电子配对会造成局部的不规则变化。(openstax.org)
历史发展
早期的分类方案包括约翰·沃尔夫冈·德贝莱纳提出的、由化学性质相似的元素组成的三元素组，以及约翰·纽兰兹提出的具有重复规律的“八音律”。19世纪60年代，洛塔尔·迈耶编制了将原子量与化学性质联系起来的表格。1869年，门捷列夫发表了一种周期性排列方案，既保留了元素之间的化学关联，又为尚未发现的元素留下空位，并据此预测其性质。后来包括镓在内的新元素的发现，为检验这些预测提供了重要依据。(periodic-table.rsc.org)
1913年，亨利·莫塞莱对特征X射线的测量，为按原子序数排列元素确立了物理依据。后来对核电荷和电子结构的认识，解释了为什么决定元素周期体系的是原子序数的排列顺序，而不只是原子量。(rsc.org)
元素单元格中显示的信息
元素的单元格通常列出其符号、原子序数、名称和原子量数值。原子量反映的是同位素组成，而非简单地对原子核内的粒子计数。当天然同位素丰度存在变化时，标准原子量可以用区间表示。对于地球样品中不具有特征同位素丰度的元素，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的周期表则在方括号中列出某个选定同位素的质量数；这个整数并不是标准原子量。(openstax.org)
国际纯粹与应用化学联合会负责协调元素命名，并维护周期表的标准化信息。2016年11月28日，该组织批准将第113、115、117和118号元素分别命名为nihonium（鿭）、moscovium（镆）、tennessine（鿬）和oganesson（鿫）。(iupac.org)