Una dintre cele mai fundamentale forțe motrice ale reacțiilor chimice sunt legăturile de electroni formate între atomi. Electronii sunt particule încărcate negativ care orbitează în jurul nucleului unui atom în învelișuri. Fiecare înveliș de electroni a unui atom are un număr stabilit de electroni pe care îi reține atunci când este posibil chiar dacă dezechilibrează sarcina netă a atomului; electronii și protonii au aceeași cantitate de sarcină electrică individual. Cantitatea de sarcină pe care o are un atom dat este exprimată ca superscript în dreapta numelui elementului; de exemplu, Na1+. Numărul și semnul în indicele sunt cunoscute sub numele de numărul de taxare.
Învelișul exterior de electroni a unui atom se numește înveliș de valență și stă la baza reacțiilor chimice. Fiecare înveliș are un număr variabil de electroni: învelișul cel mai interior conține doi electroni, următorul conține opt, iar cele ulterioare conțin 18. Numărul de sarcină provine din tendințele naturale ale atomilor de a avea o înveliș de valență completă, fie că implică câștigarea sau pierderea de electroni. Elementele sunt aranjate în tabelul periodic în grupuri în funcție de numărul de electroni din învelișul lor de valență. Dacă două elemente sunt în aceeași coloană, sau grup, pe tabelul periodic, ele au același număr de electroni disponibili pentru reacțiile chimice.
Cu excepția hidrogenului, elementele din partea stângă a tabelului – grupele I și II – sunt metale alcaline și metale alcalino-pământoase. Au învelișuri de valență care sunt practic goale, cu doar unul sau, respectiv, doi electroni. Grupele III până la VII sunt nemetale. Grupa III are trei electroni, grupa IV are 4 și așa mai departe. Gazele nobile, cum ar fi neonul, radonul și xenonul au învelișuri de valență completă și, prin urmare, nu reacționează cu alte elemente.
Numărul de sarcină determină ce tip de sarcină va avea un atom individual dacă câștigă sau pierde electroni în timpul unei reacții chimice ionice. De exemplu, sodiul pierde un electron când reacţionează cu clorul; clorul câștigă un electron. Taxele lor respective sunt 1+ și 1-. În starea lor naturală, toate elementele au un număr de încărcare zero, deoarece nu există câștig sau pierdere de electroni.
Elementele de tranziție din coloanele 3 până la 12 ale tabelului periodic se pot lega cu diferite elemente. Prin urmare, numerele lor de taxare vor varia. Elementele din grupa IV, cum ar fi carbonul, au un număr de încărcare de 4+/4-. Ei tind să formeze legături covalente cu alți atomi, în care electronii sunt împărțiți mai degrabă decât transferați.