最外层电子数（number of valence electrons），是决定元素化学性质的重要依据。

如果是主族元素，则族数=最外层电子数（He除外）

最外层电子数少于(或等于)3个，如碱金属、碱土金属元素，容易失去最外层电子，达到最外层8个电子的稳定结构，使得它有很强金属性与还原性。但是这对副族元素不适用，如金、银最外层都是1个电子，汞最外层则是2个电子，但是都很不活泼 。

最外层电子数多于(或等于)5个，如卤族、氧族元素，容易得到电子达到最外层8个电子的稳定结构，使得它有很强非金属性与氧化性。

当原子电子层最外层电子为4时，如碳族，既易失去最外层电子，又易得到电子，所以与别的原子以共价键化合。

当原子电子层最外层电子为8时，如稀有气体，已经达到稳定结构，所以几乎不与别的元素化合。

当核外电子层数为n时， 这个电子层电子数最多为2n^2个，但整个原子最外层不超过8，次外层不超过18，倒数第三层不超过32；

最外层电子数相等的元素原子，电子层数越多，原子半径越大；

最外层电子数等于或大于3（小于8）的元素一定是主族元素；

最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期；

最外层电子数相同时核电荷数越多，金属性越强。

由于能级交错的原因，End＞E(n+1)s。当ns和np充满时(共4个轨道，最多容纳8个电子)，多余电子不是填入nd，而是首先形成新电子层，填入(n+1)s轨道中，因此最外层电子数不可能超过8个。

同理可以解释为什么次外层电子数不超过18个。若最外层是第n层，次外层就是第(n－1)层。由于E(n-1)f＞E(n+1)s＞Enp，在第(n+1)层出现前，次外层只有(n－1)s、(n－1)p、(n－1)d上有电子，这三个亚层共有9个轨道，最多可容纳18个电子，因此次外层电子数不超过18个。例如，原子最外层是第五层，次外层就是第四层，由于E4f＞E6s＞E5p，当第六层出现之前，次外层(第四层)只有在4s、4p和4d轨道上有电子，这三个亚层共有9个轨道，最多可容纳18个电子，也就是次外层不超过18个电子。