Poslední obsazená vrstva s nejvyšším n tedy maximálně obsahuje 8 elektronů.
Ve čtvrté periodě se podle výstavbového principu po zaplnění hladiny 4s začíná obsazovat hladina 3d, a to
v první řadě přechodních prvků (21Sc-30Zn). Až potom se zaplňuje hladina 4p u dalších 6 prvků.V páté periodě
v druhé řadě přechodných prvků se zaplňuje hladina 4d a v šesté periodě v třetí řadě přechodných prvků hladina 5d.
Vnější elektrony atomu prvku rozhodující měrou ovlivňují jeho schopnost slučovat se s atomy jiných prvků. Proto se nazývají valenční (valence/mocenství- kolik atomů vodíku je schopen prvek vázat nebo nahradit). Mohou být umístěny na různých hladinách. Rozdělení prvků na s,p,d,f-prvky je závislé na tom, na které sféře se nacházejí poslední valenční elektrony prvku.
Velikost atomů nepřechodných prvků v jednotlivých periodách klesá se stoupajícím protonovým číslem, jelikož elektrony přibývající v jedné vrstvě jsou stále silněji přitahovány rostoucím nábojem jádra. (Atomový poloměr se uvádí jako polovina vzájemné vzdálenosti středů dvou sousedních stejných atomů v molekule nebo krystalu spojených chemickou vazbou. Rozlišují se proto kovalentní, kovové a iontové poloměry. Při výpočtech se používají střední hodnoty délek. Z nejmenších vzdáleností středů chemicky navázaných atomů se odvozují van der Waalsovy poloměry.) Stejná zákonitost platí i pro ionty. Aniony jsou vždy větší a kationy vždy menší než odpovídající atomy.
Dodáním dostatečně velkého množství energie je možné oddělit elektron od atomu. Z elektroneutrálního atomu tak vznikne kation. Jako ionizační energie I se označuje právě ta energie, která je potřebná k odtržení elektronu z atomu. V jednotlivých skupinách periodického systému hodnoty první ionizační energie (energie potřebné k odtržení prvního elektronu) klesají s rostoucím protonovým číslem (na základě stejných vlivů jako u at. poloměru). Její růst však není plynulý. Pokles u boru, hliníku atd. je způsoben tím, že se začíná obsazovat hladina p s vyšší energií.

Vztah k vlastnostem látek
Z obsazení valenčních orbitalů atomů prvků plyne největší hodnota oxidačního čísla.
V periodě zleva doprava vzhledem k rostoucímu počtu valenčních elektronů roste i kladný náboj jádra, který způsobuje, že jsou elektrony více přitahovány a atomový poloměr klesá.
Rovněž hodnoty ionizační energie s rostoucím počtem valenčních elektronů rostou. Z hodnot ionizační energie a elektronové afinity se určuje elektronegativita prvků. Je vidět, že v periodě zleva doprava plynule vzrůstá.
Strukturou elektronového obalu atumů prvků je určován i kovový či nekovový charakter prvku.