Атомы стремятся к минимуму энергии. Есть три закономерности распределения электронов по орбиталям: принцип Паули, правило Хунда и правило Клечковского. Звучит сложно, но на практике все уладывается в одну небольшую табличку.
А вообще свойства элементов периодически изменяются в соответствии с зарядом ядер их атомовнергетический уровень — собственные значения энергии квантовых систем, то есть систем, состоящих из микрочастиц (электронов, протонов и других элементарных частиц) и подчиняющихся законам квантовой механики..