Jedna od najosnovnijih pokretačkih sila kemijskih reakcija jesu elektronske veze nastale između atoma. Elektroni su negativno nabijene čestice koje kruže oko jezgre atoma u školjkama. Svaka elektronska ljuska atoma ima određeni broj elektrona koje zadržava kada je to moguće čak i ako neuravnotežuje neto naboj atoma; elektroni i protoni pojedinačno imaju istu količinu električnog naboja. Količina naboja koju određeni atom ima izražena je kao superscript desno od naziva elementa; na primjer, Na1+. Gornji broj i predznak poznat je kao broj naplate.
Vanjska elektronska ljuska atoma naziva se valentna ljuska i temelj je kemijskih reakcija. Svaka ljuska ima različit broj elektrona: najnutarnja ljuska sadrži dva elektrona, sljedeća osam, a sljedeće 18. Broj naboja proizlazi iz prirodne tendencije atoma da imaju punu valentnu ljusku, bilo da uključuje dobivanje ili gubljenje elektrona. Elementi su u periodnom sustavu raspoređeni u skupine prema broju elektrona u njihovim valentnim ljuskama. Ako se dva elementa nalaze u istom stupcu ili skupini u periodnom sustavu, oni imaju isti broj elektrona dostupnih za kemijske reakcije.
S izuzetkom vodika, elementi na lijevoj strani tablice – skupine I i II – su alkalni metali i zemnoalkalijski metali. Imaju valentne ljuske koje su gotovo prazne, sa samo jednim ili dva elektrona. Grupe III do VII su nemetali. Grupa III ima tri elektrona, grupa IV ima 4 i tako dalje. Plemeniti plinovi kao što su neon, radon i ksenon imaju punu valentnu ljusku i stoga ne reagiraju s drugim elementima.
Broj naboja određuje kakvu će vrstu naboja imati pojedini atom ako dobije ili izgubi elektrone tijekom ionske kemijske reakcije. Na primjer, natrij gubi jedan elektron kada reagira s klorom; klor dobiva jedan elektron. Njihovi naboji su 1+ i 1-. U svom prirodnom stanju, svi elementi imaju broj naboja nula jer nema povećanja ili gubitka elektrona.
Prijelazni elementi u stupcima od 3 do 12 periodnog sustava mogu se povezati s različitim elementima. Stoga će se njihovi brojevi naboja razlikovati. Elementi grupe IV, kao što je ugljik, imaju broj naboja 4+/4-. Oni imaju tendenciju formiranja kovalentnih veza s drugim atomima, u kojima se elektroni dijele, a ne prenose.