Dmitri Mendelejev publiceerde het eerste periodiek systeem in 1869. Hij liet zien dat wanneer de elementen volgens atoomgewicht, resulteerde een patroon waarbij vergelijkbare eigenschappen voor elementen periodiek terugkwamen. Gebaseerd op het werk van natuurkundige Henry Moseley, werd het periodiek systeem gereorganiseerd op basis van een toenemend atoomnummer in plaats van op atoomgewicht. De herziene tabel kan worden gebruikt om de eigenschappen van nog te ontdekken elementen te voorspellen. Veel van deze voorspellingen werden later door experimenten onderbouwd. Dit leidde tot de formulering van de periodieke wet, welke staten dat de chemische eigenschappen van de elementen zijn afhankelijk van hun atoomnummers.
Het periodiek systeem bevat elementen op atoomnummer, dat is het aantal protonen in elk atoom van dat element. Atomen met een atoomnummer kunnen verschillende aantallen neutronen (isotopen) en elektronen (ionen) hebben, maar blijven hetzelfde chemische element.
Elementen in het periodiek systeem zijn gerangschikt in
periodes (rijen) en groepen (kolommen). Elk van de zeven perioden wordt opeenvolgend gevuld met atoomnummer. Groepen bevatten elementen met de dezelfde elektronenconfiguratie in hun buitenste schil, wat resulteert in groepselementen dezelfde chemische eigenschappen delen.Er zijn twee groepen groepen. De elementen van groep A zijn de Representatieve elementen, die s of p subniveaus hebben als hun buitenste orbitalen. De elementen van groep B zijn de niet-representatieve elementen, die gedeeltelijk subniveaus hebben gevuld (de overgangselementen) of gedeeltelijk ingevulde subniveaus (de lanthanide-serie en de actinide-reeks). De Romeinse cijfer- en letteraanduidingen geven de elektronenconfiguratie voor de valentie-elektronen (bijv. De valentie-elektronenconfiguratie van een groep VA-element is s2p3 met 5 valentie-elektronen).
Een andere manier om te categoriseren elementen is afhankelijk van of ze zich gedragen als metalen of niet-metalen. De meeste elementen zijn metalen. Ze bevinden zich aan de linkerkant van de tafel. De meest rechtse kant bevat de niet-metalen, plus waterstof vertoont niet-metalen kenmerken onder normale omstandigheden. Elementen met bepaalde eigenschappen van metalen en sommige eigenschappen van niet-metalen worden metalloïden of halfmetalen genoemd. Deze elementen zijn te vinden langs een zigzaglijn die loopt van de linkerbovenhoek van groep 13 naar de rechteronderhoek van groep 16. Metalen zijn over het algemeen goede geleiders van warmte en elektriciteit, zijn vervormbaar en ductiel en hebben een glanzend metaalachtig uiterlijk. De meeste niet-metalen daarentegen zijn slechte geleiders van warmte en elektriciteit, hebben de neiging brosse vaste stoffen te zijn en kunnen een aantal fysieke vormen aannemen. Hoewel alle metalen behalve kwik onder normale omstandigheden vast zijn, kunnen niet-metalen vaste stoffen, vloeistoffen of gassen zijn bij kamertemperatuur en druk. Elementen kunnen verder worden onderverdeeld in groepen. Groepen metalen omvatten de alkalimetalen, aardalkalimetalen, overgangsmetalen, basismetalen, lanthaniden en actiniden. Groepen niet-metalen omvatten de niet-metalen, halogenen en edelgassen.