Dmitrij Mendelejew opublikował pierwszy układ okresowy w 1869 r. Pokazał, że kiedy elementy zostały uporządkowane według masa atomowa, powstał wzór, w którym podobne właściwości elementów powtarzały się okresowo. Na podstawie pracy fizyka Henry'ego Moseleya układ okresowy został zreorganizowany na podstawie rosnącej liczby atomowej, a nie na podstawie masy atomowej. Zmienioną tabelę można wykorzystać do przewidywania właściwości elementów, które jeszcze nie zostały odkryte. Wiele z tych prognoz zostało później potwierdzonych w drodze eksperymentów. Doprowadziło to do sformułowania prawo okresowe, który stwierdza że właściwości chemiczne pierwiastków zależy od ich liczb atomowych.
Układ okresowy wymienia elementy według liczby atomowej, która jest liczbą protonów w każdym atomie tego pierwiastka. Atomy o liczbie atomowej mogą mieć różną liczbę neutronów (izotopów) i elektronów (jonów), ale pozostają tym samym pierwiastkiem chemicznym.
Elementy w układzie okresowym są ułożone okresy (wiersze) i
grupy (kolumny). Każdy z siedmiu okresów jest wypełniany kolejno liczbą atomową. Grupy zawierają elementy mające taka sama konfiguracja elektronowa w ich zewnętrznej powłoce, co powoduje w elementach grupy o podobnych właściwościach chemicznych.Istnieją dwa zestawy grup. Elementami grupy A są Reprezentatywne elementy, które mają podpoziomy s lub p jako swoje zewnętrzne orbity. Elementami grupy B są elementy niereprezentatywne, które częściowo wypełniły d podpoziomy ( elementy przejściowe) lub częściowo wypełnione f podpoziomy ( seria lantanowców i seria aktynowców). Cyfry rzymskie i oznaczenia literowe określają konfigurację elektronów dla elektronów walencyjnych (np. Konfiguracja elektronów walencyjnych elementu grupy VA będzie s2p3 z 5 elektronami walencyjnymi).
Kolejny sposób kategoryzacji elementy zależy od tego, czy zachowują się jak metale czy niemetale. Większość pierwiastków to metale. Znajdują się po lewej stronie stołu. Po prawej stronie znajdują się niemetale, a wodór wykazuje właściwości niemetaliczne w zwykłych warunkach. Elementy, które mają pewne właściwości metali i niektóre właściwości niemetali, nazywane są metaloidami lub półmetalami. Elementy te znajdują się wzdłuż zygzakowatej linii, która biegnie od lewego górnego rogu grupy 13 do prawego dolnego rogu grupy 16. Metale są ogólnie dobrymi przewodnikami ciepła i elektryczności, są plastyczne i ciągliwe oraz mają połyskliwy metaliczny wygląd. W przeciwieństwie do tego, większość niemetali to słabe przewodniki ciepła i elektryczności, zwykle są kruchymi ciałami stałymi i mogą przyjmować dowolną liczbę postaci fizycznych. Podczas gdy wszystkie metale oprócz rtęci są stałe w zwykłych warunkach, niemetale mogą być ciałami stałymi, cieczami lub gazami w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem. Elementy można dalej podzielić na grupy. Grupy metali obejmują metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych, metale przejściowe, metale podstawowe, lantanowce i aktynowce. Grupy niemetali obejmują niemetale, halogeny i gazy szlachetne.