В атомі число електронів дорівнює заряду ядра. Заряд ядра є порядковий номер елемента в Періодичній системі. Отже, атоми кожного наступного хімічного елемента в Періодичній системі мають на один електрон більше, ніж попереднього.
При описі електронної будови атома вказують, як його електрони розподілені по енергетичним рівням. Електрони спочатку займають рівні з меншою енергією, потім з більшою. Так спочатку заповнюється перший енергетичний рівень, якщо є ще електрони, то потім другий, третій і т. Д. Кількість енергетичних рівнів в атомах визначається номером періоду, в якому розташований хімічний елемент, до якого належить атом.
На першому енергетичному рівні може бути тільки два електрони. Тому в першому періоді тільки два хімічні елементи - водень і гелій. Коли на якомусь рівні розташовано тільки максимально можливе для нього кількість електронів, то кажуть, що цей рівень завершено. Так перший енергетичний рівень завершено у всіх елементів, крім водню.
У елементів другого періоду поступово заповнюється другий енергетичний рівень. На другому енергетичному рівні максимально може перебувати 8 електронів. Тому в другому періоді вісім хімічних елементів.
На третьому енергетичному рівні максимально може перебувати 18 електронів. Однак в третьому періоді цей рівень зовнішній. На будь-якому зовнішньому рівні не може перебувати більше 8 електронів. Тому в третьому періоді третій енергетичний рівень заповнюється тільки до 8 включно електронів, і, отже, третій період, також як і другий містить тільки 8 хімічних елементів.
У четвертому періоді третій енергетичний рівень вже не є зовнішнім, тому заповнюється до 18 електронів включно. У перших двох елементів 4-го періоду (K, Ca) заповнюється зовнішній енергетичний рівень. Так у калію на нього йде один електрон, а у кальцію 2. Далі у елементів зі скандію (Sc) до цинку (Zn) заповнюється третій енергетичний рівень, а на зовнішньому залишається 2 електрона. Після цинку з галію (Ga) знову заповнюється четвертий енергетичний рівень до 8 електронів у криптону (Kr).
Взагалі максимальну кількість електронів на кожному енергетичному рівні визначається за формулою 2n2, де n - номер рівня. Так, якщо рівень другий, то 2 * 2 2 = 8, а якщо 3-й, то 2 * 3 2 = 18.
Електрони з найбільшою енергією визначають хімічні властивості атомів, і називаються валентними. У головних підгрупах валентними є електрони зовнішнього рівня, а їх число визначається номером групи. Саме тому властивості елементів однієї підгрупи подібні.
Від кількості валентних електронів залежать властивості атомів. У металів їх мало, а у неметалів багато.