När grundämnenas periodiska system byggs upp genom att lägga till de nödvändiga elektronerna för att matcha atomnumret, kommer elektronerna att ta den lägsta energin som är förenlig med Paulis uteslutningsprincip. Den maximala populationen i varje skal bestäms av kvantantalet, och diagrammet ovan är ett sätt att illustrera i vilken ordning elektronernas energitillstånd fylls.
För en enskild elektron bestäms energin av huvudkvantum n-talet och detta kvantumtal används för att ange det ”skal” som elektronerna befinner sig i. För ett givet skal i atomer med flera elektroner kommer de elektroner som har ett lägre orbitalt kvantantal l att ha lägre energi på grund av större penetration av det avskärmande molnet av elektroner i de inre skalen. Dessa energinivåer specificeras av huvud- och orbitalkvantumtalen med hjälp av den spektroskopiska notationen. När man når 4s-nivån är beroendet av orbitalt kvantantal så stort att 4s är lägre än 3d. Nivåövergångens karaktär följer den streckade linjen i diagrammet, som visar de punkter vid vilka man går över till nästa skal snarare än att fortsätta till ett högre orbitalt kvanttal i samma skal.
Elektronkonfigurationen för de flesta grundämnen kan antydas från ovanstående diagram, men inte alla. Elektronkonfigurationen för varje grundämne kan hittas genom att klicka på det grundämnet i det periodiska systemet. Det första undantaget från ovanstående schema som man stöter på är krom, där det femte 3d-elektrontillståndet är ockuperat i stället för det andra 4stillståndet. Koppar är också ett undantag, där alla 10 3d-lägena är upptagna i stället för det andra 4s-läget. Niobium fyller det fjärde 4d-tillståndet innan det andra 5stillståndet fylls.