A．若为同主族关系，随着原子序数的递增，最外层电子数相同，故A错误；

B．若为同周期关系，随着原子序数的递增，原子半径减小，若为同主族关系，随着原子序数的递增原子半径在增大，故B错误；

C．若为同主族关系，同主族从上到下，随原子序数的递增，元素的主要化合价相同，故C错误；

D．由元素周期律可知，元素的化合价、原子半径、最外层电子数、得失电子能力、金属性与非金属性呈周期性变化，故D正确；

故选D．