Jedes Atom besteht aus einem Kern und einer Hülle. Der Atomkern besteht aus den positiv geladenen und den ; die negativ geladenen bilden die Hülle. Die Zahl der legt fest, welches Element vorliegt; sie beträgt z. B. bei dem Element Wasserstoff , bei Helium , bei Sauerstoff und bei Neon .
Wenn die Zahl der Protonen und Elektronen gleich ist, liegt ein elektrisch Atom vor. Werden Elektronen aufgenommen, ist also ihre Zahl größer als die der Protonen, so entsteht ein negativ geladenes Ion, das . Werden hingegen Elektronen abgegeben, ist also ihre Zahl kleiner als die der Protonen, so entsteht ein positiv geladenes Ion, das .
Die Elektronen umkreisen den Kern in verschiedenen Schalen. Elemente mit einer gefüllten Schale sind besonders stabil und damit reaktionsträge. In die erste Schale „passen“ maximal Elektronen, in die weiteren Schalen der Hauptgruppen des Periodensystems je maximal . Die Elementgruppe der weisen die Elektronen in diesen Zahlen auf, daher nennt man die besonders stabile Elektronenzahlen auch .
Alle chemischen Reaktionen haben das Ziel, diesen stabilen Zustand zu erreichen. Dazu können Elektronen aufgenommen oder abgegeben werden, wobei entstehen (s. o.). Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass sich Atome teilen und somit zumindest zeitweise den Edelgaszustand erreichen. Durch diese , auch genannt, entstehen Verbände mit festgelegten Atomzahlen, die . Die Zahl der ausgebildeten Bindungen hängt davon ab, wie viele Elektronen bis zur vollständigen Schale fehlen: dem Wasserstoff fehlt Elektron, daher bildet es Einfachbindung aus; dem Sauerstoff fehlen Elektronen, daher bildet es entweder zwei oder eine aus.