En av de mest grundläggande drivkrafterna för kemiska reaktioner är de elektronbindningar som bildas mellan atomer. Elektroner är negativt laddade partiklar som kretsar kring en atoms kärna i skal. Varje elektronskal i en atom har ett visst antal elektroner som det behåller när det är möjligt även om det obalanserar atomens nettoladdning; elektroner och protoner har samma mängd elektrisk laddning var för sig. Mängden laddning en given atom har uttrycks som en upphöjd skrift till höger om elementnamnet; till exempel Na1+. Det upphöjda numret och tecknet kallas avgiftsnumret.
Det yttre elektronskalet hos en atom kallas valensskalet och är grunden för kemiska reaktioner. Varje skal har ett varierande antal elektroner: det innersta skalet innehåller två elektroner, nästa innehåller åtta, och efterföljande innehåller 18. Laddningstalet kommer från atomernas naturliga tendenser att ha ett fullt valensskal, oavsett om det involverar vinst eller förlorar elektroner. Grundämnen är ordnade i det periodiska systemet i grupper efter antalet elektroner i deras valensskal. Om två grundämnen finns i samma kolumn eller grupp i det periodiska systemet, har de samma antal elektroner tillgängliga för kemiska reaktioner.
Med undantag för väte är grundämnen på vänster sida av tabellen — grupperna I och II — alkalimetaller och alkaliska jordartsmetaller. De har valensskal som är praktiskt taget tomma, med bara en respektive två elektroner. Grupperna III till VII är icke-metaller. Grupp III har tre elektroner, grupp IV har 4 och så vidare. Ädelgaserna som neon, radon och xenon har fullvalensskal och reagerar därför inte med andra grundämnen.
Laddningsnumret avgör vilken typ av laddning en enskild atom kommer att ha om den vinner eller förlorar elektroner under en jonisk kemisk reaktion. Till exempel förlorar natrium en elektron när det reagerar med klor; klor får en elektron. Deras respektive laddningar är 1+ och 1-. I sitt naturliga tillstånd har alla grundämnen ett laddningstal på noll eftersom det inte finns någon förstärkning eller förlust av elektroner.
Övergångselement i kolumnerna 3 till 12 i det periodiska systemet kan binda till olika element. Därför kommer deras debiteringsnummer att variera. Grupp IV-element, såsom kol, har ett laddningstal på 4+/4-. De tenderar att bilda kovalenta bindningar med andra atomer, där elektroner delas snarare än överförs.