La tabla periódica es una presentación tabular de los elementos químicos organizados en base a sus números atómicos, configuraciones electrónicas y propiedades químicas. La configuración electrónica es la distribución de electrones de un átomo o molécula (u otra estructura física) en orbitales atómicos o moleculares. El conocimiento de la configuración electrónica de diferentes átomos es útil para comprender la estructura de la tabla periódica de elementos.
Todo sólido, líquido, gas y plasma está compuesto de átomos neutros o ionizados. Las propiedades químicas del átomo están determinadas por el número de protones, de hecho, por el número y la disposición de los electrones. La configuración de estos electrones sigue los principios de la mecánica cuántica. El número de electrones en las capas de electrones de cada elemento, particularmente la capa de valencia más externa, es el factor principal para determinar su comportamiento de enlace químico. En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden de aumento del número atómico Z.
Es el principio de exclusión de Pauli que requiere que los electrones en un átomo ocupen diferentes niveles de energía en lugar de que todos se condensen en el estado fundamental. El orden de los electrones en el estado fundamental de los átomos multielectrónicos, comienza con el estado de energía más bajo (estado fundamental) y se mueve progresivamente desde allí hasta la escala de energía hasta que a cada uno de los electrones del átomo se le ha asignado un conjunto único de números cuánticos. Este hecho tiene implicaciones clave para la construcción de la tabla periódica de elementos.
Las dos primeras columnas en el lado izquierdo de la tabla periódica son donde se ocupan las subcapas s. Debido a esto, las dos primeras filas de la tabla periódica están etiquetadas como el bloque s. Del mismo modo, el bloque p son las seis columnas más a la derecha de la tabla periódica, el bloque d es las 10 columnas centrales de la tabla periódica, mientras que el bloque f es la sección de 14 columnas que normalmente se representa como separada del cuerpo principal de la tabla periódica. Podría ser parte del cuerpo principal, pero entonces la tabla periódica sería bastante larga y engorrosa.
Para átomos con muchos electrones, esta notación puede volverse larga, por lo que se usa una notación abreviada. La configuración electrónica se puede visualizar como los electrones centrales, equivalentes al gas noble del período anterior, y los electrones de valencia (por ejemplo, 6s2 para el bario).
Estados de oxidación
Los estados de oxidación se representan típicamente por enteros que pueden ser positivos, cero o negativos. La mayoría de los elementos tienen más de un estado de oxidación posible. Por ejemplo, el carbono tiene nueve estados de oxidación enteros posibles de -4 a +4.
La definición actual del libro de Oro de la IUPAC del estado de oxidación es:
«El estado de oxidación de un átomo es la carga de este átomo después de la aproximación iónica de sus enlaces heteronucleares
y el término número de oxidación es casi sinónimo. Un elemento que no se combina con otros elementos diferentes tiene un estado de oxidación de 0. El estado de oxidación 0 ocurre para todos los elementos, es simplemente el elemento en su forma elemental. Un átomo de un elemento en un compuesto tendrá un estado de oxidación positivo si se le han eliminado electrones. De manera similar, la adición de electrones resulta en un estado de oxidación negativo. También hemos distinguido entre los estados de oxidación posibles y comunes de cada elemento. Por ejemplo, el silicio tiene nueve estados de oxidación enteros posibles de -4 a +4, pero solo -4, 0 y +4 son estados de oxidación comunes.