分子轨道中的电子对自旋方向相反，它们的磁矩会互相抵消。而不成对电子则具磁矩，使其原子成为磁偶极并与磁场交互作用。据洪德最大多重度规则，氧分子中不成对电子的自旋方向必然一致，因此氧元素表现出顺磁性。其他具不成对电子的物质也可表现出铁磁性、反铁磁性等。镧系元素及锕系元素中的不成对电子是最稳定的，它们的f轨域不太与外界反应，不成对电子更难形成化学键。具有最多不成对电子的离子是Gd和Cm，有七颗不成对电子。