Configurazione elettronica dei primi venti elementi

Iniziando a riempiere il livello n = 1, contenente l'orbitale 1s, che può contenere al massimo 2 elettroni, si ottengono l'idrogeno H e l'elio He (con numeri atomici Z = 1 e Z = 2 rispettivamente). Al completamento dell'orbitale 1s corrisponde una notevole stabilità energetica e, quindi, scarsa reattività chimica. L'aggiunta del terzo elettrone dà inizio al riempimento del livello n = 2. Il primo elemento è il litio Li (Z = 3) e aggiungendo via via un elettrone si ottengono, nell'ordine, il berillio Be (Z = 4), il boro B (Z = 5), il carbonio C (Z = 6) e, via via, l'azoto N, l'ossigeno O, il fluoro F, per finire col neo Ne (Z = 10): giunti al neo si esaurisce il numero massimo di elettroni consentito per n = 2 (il neo, analogamente all'elio, è assai stabile; esso presenta una configurazione elettronica esterna a otto elettroni detta anche ottetto elettronico). Si inizia quindi il riempimento del terzo livello (n = 3) e il primo elemento è il sodio Na (Z = 11), che dispone di un unico elettrone esterno sull'orbitale 3s (la situazione elettronica è analoga a quella del litio e analoghe sono le proprietà chimiche e fisiche). L'aggiunta del dodicesimo elettrone corrisponde al magnesio Mg (Z = 12): i due elettroni esterni sull'orbitale 3s determinano per il magnesio proprietà analoghe a quelle del berillio; il completamento del livello n = 3 si conclude con il gas nobile argo Ar (Z = 18), anch'esso assai stabile (ha otto elettroni esterni). Il riempimento del livello n = 4 ha inizio con il potassio K (Z = 19) e il calcio Ca (Z = 20).