Atomkjernene er omgitt av elektrontåker, og det er primært disse tåkene som bestemmer hvordan atomene virker på hverandre og hvilke kjemiske bindinger som oppstår. Disse tåkene representerer sannsynlighetsfordelinger for elektronene og deles opp i orbitaler som tilsvarer faste energinivåer for elektronene. Disse orbitalene kalles også elektronskall. Hvert orbital har bare plass til et bestemt antall elektroner fordi alle elektronene i samme atom må befinne seg i forskjellig kvantemekanisk tilstand (for elektronet er dette kombinasjonen av hoved-, bi- magnetisk- og spinn-kvantetall etter bestemte regler). Orbitalene øker i størrelse og kompleksitet med økende energinivå inntil elektronet er ionisert og dermed frigjort fra kjernen. miniatyr|442x442pk|De fem første orbitalene for Ne er 1s, 2s og tre separerte orienteringer av 2p. Hvert orbital inneholder to elektroner som med høy sannsynlighet befinner seg i det skisserte volumet. Elektronene kan i prinsippet befinne seg i et hvilket som helst orbital, men vil i grunntilstanden fylle opp orbitalene fra laveste (innerste) nivå. Et eksitert elektron befinner seg i et høyere orbital enn grunntilstanden, og vil raskt falle tilbake til en ledig plass i et lavere orbital og avgi energien i form av et foton.