Tất cả đều liên quan đến các obitan của các electron bao quanh hạt nhân. Có rất nhiều quy tắc cơ bản về cách cấu hình electron tạo ra các tương tác có thể có với các nguyên tử/phân tử khác, và thậm chí còn nhiều quy tắc hơn về cách các nguyên tử liên kết với các nguyên tử khác và tạo thành các obitan phân tử mới. Một obitan được định nghĩa là hàm sóng toán học mô tả xác suất tìm thấy electron trong một khu vực cụ thể, tạo ra một khu vực mờ xung quanh hạt nhân, nơi nó có nhiều khả năng xuất hiện hơn. Các obitan có nhiều hình dạng khác nhau, tất cả đều được xác định bởi các hàm sóng cụ thể của riêng chúng.
Nguyên tử tiêu chuẩn có số lượng positron trong hạt nhân và electron trong đám mây electron xung quanh bằng nhau. Bảng tuần hoàn được sắp xếp sao cho bạn thấy sự tăng lên của cả hai bằng một khi bạn đi từ trái sang phải. Hydro (H) có một electron và một proton, trong khi nguyên tố ở bên phải hydro, Helium (He) có hai electron và hai proton. Electron trong H và hai electron trong He lấp đầy obitan nguyên tử đầu tiên, obitan 1S. Obitan 1S gần hạt nhân và có hình dạng giống như một đám mây hình tròn. Chỉ có thể có hai electron trong obitan này, một electron quay theo một hướng và một electron khác quay theo hướng khác.
Bây giờ, điều xác định cách các nguyên tử phản ứng với các nguyên tử khác phụ thuộc vào cách đám mây electron lấp đầy các obitan của nó. Ảnh hưởng lớn nhất đến hành vi có lẽ là obitan có năng lượng cao nhất, thường là obitan xa hạt nhân nhất. Các electron trong obitan này thường được mô tả là các electron hóa trị. Chúng là những electron có khả năng phản ứng với các nguyên tử khác nhất. Bạn có thể có các phản ứng mà các electron khác cũng tham gia, nhưng chúng không có khả năng xảy ra và thường sẽ cần nhiều năng lượng hơn do một số quy tắc cơ bản xung quanh các obitan.
Một số thông tin về các xu hướng và quy tắc này: Một obitan đầy là một obitan thỏa mãn. Helium có một obitan 1S đầy và rất khó phản ứng với các nguyên tử hoặc phân tử khác, vì hai electron của nó đã ở mức năng lượng thấp. Các nguyên tử không có obitan đầy sẽ tìm cách phản ứng với các nguyên tử khác để chúng có thể ở trạng thái năng lượng thấp hơn. Hai nguyên tử có cùng số lượng electron trong obitan năng lượng cao nhất của chúng sẽ hoạt động theo những cách khá giống nhau và phản ứng với các chất tương tự vì chúng sẽ yêu cầu cùng một cơ chế để đạt đến trạng thái năng lượng thấp hơn.
Một obitan bán đầy là lựa chọn tốt thứ hai. Các nguyên tố này sẽ chỉ có một loại spin trong obitan bán đầy của chúng, đây cũng là một trạng thái năng lượng thấp. Điều này cũng tạo ra sự tương đồng giữa các nguyên tố vì cùng một lý do như trên.
Một điều mà spin điện tử và các obitan bán đầy tạo ra là từ tính. Khi có rất nhiều electron quay theo cùng một hướng trong lớp ngoài của nguyên tử, chất đó trở nên từ tính. Ví dụ, Mangan (Mn) rất từ tính vì nó có năm electron quay theo cùng một hướng trong obitan 3D của nó, có thể chứa 10 electron nếu nó được lấp đầy.
Một điều khác ảnh hưởng đến hành vi của electron và nguyên tử là kích thước. Hạt nhân càng lớn thì đám mây electron bao quanh nó càng ít có khả năng che chắn lực hút từ các nguyên tố lân cận khác.
Cuối cùng, về lanthanide và actinide: Lanthanide đều có một điểm chung là khi bạn di chuyển từ trái sang phải, bạn sẽ lấp đầy obitan 4F. Obitan này bị ẩn bên trong các obitan khác, điều này khiến nó khó phản ứng trước khi chúng phản ứng. Thay vào đó, chúng có một electron hóa trị obitan D, có nhiều khả năng phản ứng hơn và đó là lý do tại sao chúng được giữ trong khối D kéo dài từ Lanthanum (La), nơi cấu hình này lần đầu tiên được nhìn thấy.
Actinide hoạt động theo cách tương tự, ngoại trừ chúng lấp đầy obitan 5F thay thế.
