Som nämnts ovan är den karakteristiska kemiska egenskapen för en metallatom att förlora en eller flera av sina elektroner för att bilda en positiv jon. Vissa metaller förlorar dock elektroner mycket lättare än andra. Särskilt cesium (Cs) kan avge sin valenselektron lättare än litium (Li). För alkalimetaller (grundämnena i grupp 1) varierar hur lätt det är att avge en elektron på följande sätt: Cs > Rb > K > Na > Li där Cs är den mest sannolika och Li den minst sannolika att förlora en elektron. När metallerna går nedåt i gruppen blir det mer sannolikt att de förlorar en elektron eftersom den elektron som avlägsnas ligger allt längre bort från den positiva kärnan. Det vill säga, den elektron som förloras från Cs för att bilda Cs+ ligger på ett mycket större avstånd från den attraktiva positiva kärnan – och är därför lättare att avlägsna – än den elektron som måste avlägsnas från en litiumatom för att bilda Li+. Samma tendens ses också bland grundämnena i grupp 2 (de alkaliska jordartsmetallerna); ju längre ner i gruppen metallen befinner sig, desto mer sannolikt är det att den förlorar en elektron.
Såväl som metaller varierar något i sina egenskaper, gör även icke-metaller det. Som en allmän regel visas de mest kemiskt aktiva metallerna i den nedre vänstra regionen i det periodiska systemet, medan de mest kemiskt aktiva icke-metallerna visas i den övre högra regionen. Egenskaperna hos semimetaller, eller metalloider, ligger mellan metallernas och icke-metallernas egenskaper.
Ioniseringsenergin hos ett grundämne är den energi som krävs för att ta bort en elektron från en enskild atom. Här representerar M(g) en metall i ångtillstånd.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Metallatomer förlorar elektroner till icke-metallatomer eftersom metaller vanligtvis har relativt låga joniseringsenergier. Metaller längst ner i en grupp förlorar elektroner lättare än metaller längst upp. Det vill säga, joniseringsenergierna tenderar att minska när man går från toppen till botten av en grupp. Icke-metaller, som finns i den högra regionen i det periodiska systemet, har relativt stora joniseringsenergier och tenderar därför att vinna elektroner. Joniseringsenergierna ökar i allmänhet när man går från vänster till höger i en viss period. Således har de grundämnen som förekommer i den nedre vänstra regionen i det periodiska systemet de lägsta joniseringsenergierna (och är därför de mest kemiskt aktiva metallerna), medan de grundämnen som förekommer i den övre högra regionen i det periodiska systemet har de högsta joniseringsenergierna (och är därför de mest kemiskt aktiva icke-metallerna).
Som nämnts ovan, när ett icke-metalliskt grundämne reagerar med ett metalliskt grundämne, överförs elektroner från metallens atomer till icke-metallens atomer och bildar positiva joner (katjoner) respektive negativa joner (anjoner). Detta ger upphov till en jonisk förening. Exempelvis reagerar litium och fluor (F) för att bilda litiumfluorid (LiF), som innehåller Li+- och F-joner.
I motsats till detta, när två icke-metalliska element reagerar, kombineras atomerna för att bilda molekyler genom att dela elektroner. Bindningar som bildas genom elektrondelning mellan atomer kallas för kovalenta bindningar. Elektronerna delas snarare än överförs, eftersom de två icke-metalliska atomerna har jämförbara attraktionskrafter för elektronerna i bindningen. Fluorgas består t.ex. av F2-molekyler där fluoratomerna är bundna till varandra genom att dela på ett elektronpar, där varje atom bidrar med en elektron. Dessutom reagerar väte och fluor för att bilda vätefluorid, som innehåller HF-molekyler. Vätgas- och fluoratomerna är bundna till varandra genom ett elektronpar, där väteatomen bidrar med en elektron och fluoratomen med en. Även om elektronerna delas mellan väte- och fluoratomerna delas de i detta fall inte lika mycket. Detta framgår av det faktum att HF-molekylen är polär; väteatomen har en partiell positiv laddning (δ+), medan fluoratomen har en partiell negativ laddning (δ-): H-F
δ+ δ- (I det här exemplet står symbolen δ för en siffra som är mindre än ett.) Denna elektriska polaritet uppstår eftersom de delade elektronerna tillbringar mer tid i närheten av fluoratomen än i närheten av väteatomen. Det vill säga, fluor har större affinitet för de delade elektronerna än väte. Detta leder till en polär kovalent bindning.
En atoms förmåga att attrahera de elektroner som delas med en annan atom kallas dess elektronegativitet. De olika atomernas relativa elektronegativitet kan bestämmas genom att mäta polariteterna hos de bindningar som involverar atomerna i fråga. Fluor har det största elektronegativitetsvärdet (4,0 enligt Paulings skala), medan cesium och francium har de minsta värdena (0,79 respektive 0,7). I allmänhet har icke-metalliska atomer högre elektronegativitet än metallatomer. I det periodiska systemet ökar elektronegativiteten vanligtvis när man rör sig över en period och minskar när man rör sig nedåt i en grupp. När grundämnen med mycket olika elektronegativitet (t.ex. fluor och cesium) reagerar överförs en eller flera elektroner för att bilda en jonisk förening. Cesium och fluor reagerar till exempel för att bilda CsF, som innehåller Cs+- och F-joner. När icke-metallatomer med olika elektronegativitet reagerar bildar de molekyler med polära kovalenta bindningar.
Encyclopædia Britannica, Inc.
En annan viktig atomegenskap är atomstorleken. Atomernas storlek varierar; atomer tenderar i allmänhet att bli större när man går nedåt i en grupp i det periodiska systemet och mindre när man går från vänster till höger över en period.