A periódusos rendszer periódusaiban az egymást követő elemek atomjai rendre eggyel több elektront tartalmaznak. Az egy periódusba tartozó elemek alapállapotú atomjainak ugyanannyi héján vannak elektronok. A legkülső héj sorszáma (főkvantumszáma) megegyezik a periódus számával. Az első két főcsoportban mindig az adott héj s-alhéja töltődik, ezért ez a két oszlop alkotja a periódusos rendszer s-mezejét. A p-mező hat csoportból áll, mivel itt (III.A - VIII.A főcsoport) a legkülső héj p-alhéja töltődik.

A főcsoportok elemeinek vegyértékét a legkülső, le nem zárt héj elektronjai határozzák meg, ezért ezt a héjat vegyértékhéjnak, az elektronokat vegyértékelektronoknak nevezzük. A többi elektron és az atommag együttesen az atomtörzset alkotja. Az elemek vegyértékelektronjainak száma megegyezik a főcsoport sorszámával. Az ugyanabba a csoportba tartozó elemek egymáshoz hasonló tulajdonságúak, mert hasonló a vegyértékelektron-szerkezetük.

A nemesgázok (VIII.A csoport) atomjainak elektronszerkezete zárt. Az ilyen zárt szerkezet (1s² , illetve ns²np⁶ , ha n ≥ 2) igen stabilis, ezért ezek az elemek kémiai reakcióra nem hajlamosak. Az első periódusba tartozó hélium és a második periódusban lévő neon külső héja teljesen telítődött. Nem véletlen, hogy ezeknek az elemeknek máig sem sikerült egyetlen vegyületét sem előállítani.
A nemesgázok felhasználása széleskörű. A héliumot nem gyúlékony, kis sűrűségű gázként korábban léghajók töltésére használták. Ma meteorológiai léggömböket töltenek meg vele, illetve cseppfolyós állapotban igen alacsony (4 K körüli) hőmérséklet biztosítására hűtőközegként, valamint mélytengeri búvárok légzőkészülékében nitrogén helyett alkalmazzák. Az argont inert (reakcióképtelen) gázként például magas hőmérsékletű fémkohászati eljárásoknál használják. Az argontermelés 1993- ban az USA-ban elérte a 716 ezer tonnát. A nemesgázok közül legismertebbek a xenon vegyületei. Fluoridjai erős fluorozó szerekként használatosak szerves kémiai reakciókban, oxidjai közt pedig erős oxidálószereket ismerünk.

Argon az izzólámpákban

A mellékcsoportok a periódusos rendszer d-mezőjét alkotják, mert ezeknél az elemeknél az atomok legkülső héja alatti elektronhéj, a d-alhéj töltődik fel. A d-mező elemeinek kémiai tulajdonságait a külső héj s-alhéja és a külső alatti héj d-alhéja egyaránt befolyásolja, ezért a vegyérték-szerkezetet két különböző héj elektronjai együttesen alkotják. Például a szkandium (_²¹Sc) vegyértékelektron-szerkezete 4s² 3d¹, a III.B csoport elemeié pedig általánosan: ns² (n-1)d¹.

A 4f-alhéj feltöltődése a ^₅₇La, az 5f-alhéjé a ^₈₉Ac után kezdődik. Az f-alhéjon maximálisan 14 elektron fér el, így a periódusos rendszerben az f-mező egy-egy sora épp ennyi elemet tartalmaz. A lantanoidák legtöbbje a természetben is előfordul, az aktinidák közül az uránt (^₉₂U) követő elemek azonban csak mesterségesen állíthatók elő. Az f-mező elemei közül sok radioaktív.

Hevesy György (1885-1966)

A periódusos rendszerben több tulajdonság (az atomsugár, a vegyérték stb.) periodikusan változik a rendszám növekedésével.

Linus Pauling (1901-1996) Az elemek kémiai tulajdonságaival kapcsolatos becslésekben sokszor használjuk a kötött állapotú atomok elektronvonzó képességére vonatkozó adatot, az elektronegativitást (EN). Ezt a viszonyszámot különféle energiaváltozásokból először Linus Pauling(1901-1996) amerikai vegyész határozta meg, aki tudományos munkásságáért Nobel-díjat kapott. A legnagyobb elektronegativitású elem a fluor (EN = 4). Az elektronegativitás a főcsoportokban gyakorlatilag az atomsugárral ellentétesen változik: egy periódusban a rendszám növekedésével nő, egy-egy csoportban pedig lefelé csökken. A mellékcsoportokban - mivel ott a legkülső héj gyakorlatilag változatlan - nem ilyen egyértelmű a változás, sőt a legnagyobb elektron negatívitású nemes fémek (pl. az arany és a higany) a nagyobb sorszámú periódusokban találhatók. Az elektronegativitás első megállapításának idején még nem ismerték a nemes gázok vegyületeit, így a nemesgázoknak nem értelmezték az elektronegativitását.