Das Periodensystem der Elemente ist nach verschiedenen Merkmalen in neun Elementgruppen unterteilt. Zu diesen Gruppen gehören die Übergangsmetalle und Hauptgruppenmetalle. Hauptgruppenmetalle sind eigentlich eine Sammlung von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und ansonsten nicht klassifizierten Metallen. Alle Metalle sind gute Leiter von Elektrizität und Wärme, obwohl verschiedene Gruppen sehr deutliche Unterschiede aufweisen.
Elektronen umkreisen den Atomkern in mehreren Schalen. Die Anzahl der belegten Schalen hängt vom Element ab. Die spezifischen Elektronen, die Atome teilen, um Bindungen mit anderen Atomen zu bilden, werden Valenzelektronen genannt. Übergangsmetalle sind die einzige Gruppe von Elementen, deren Valenzelektronen sich in mehr als einer Schale oder Energieebene befinden. Dies ermöglicht viele Oxidationsstufen. Andere Elementgruppen haben nur Valenzelektronen in der äußersten Elektronenschale.
Atome können zwei Arten von Bindungen haben: kovalent und ionisch. Kovalente Bindungen treten auf, wenn ein oder mehrere Elektronenpaare zwischen zwei Atomen geteilt werden, während ionische Bindungen auftreten, wenn ein Atom ein Elektron an ein anderes Atom verliert. Übergangsmetalle neigen dazu, leichter kovalente Bindungen zu bilden als Hauptgruppenmetalle, da Übergangsmetalle elektronegativer sind als Hauptgruppenmetalle. Hauptgruppenmetalle bilden Bindungen, die elektrisch neutral sind, während Übergangsmetalle dazu neigen, Bindungen mit einem Überschuss an negativen Ionen zu bilden.
Einige der Hauptgruppenmetalle sind die reaktivsten aller Elemente des Periodensystems. Die Reaktivität der Alkalimetalle sinkt vom oberen Ende der Gruppe, Lithium, zum schwereren Ende, einschließlich Kalium. Dies liegt daran, dass sich ihre Valenzelektronen im s-Orbital befinden. Die inneren Elektronen heben einen Großteil der positiven Ladung des Kerns auf, was es dem Valenzelektron erleichtert, mit anderen Elementen zu reagieren. Übergangsmetalle halten ihre Valenzelektronen besser fest und erschweren die Reaktion mit anderen Elementen Aus diesem Grund kommt Blei als Übergangsmetall in der Natur unreagiert vor, während Natrium, ein Hauptgruppenmetall, fast immer an ein anderes Element gebunden ist.
Übergangsmetalle haben die höchsten Dichten aller Gruppen im Periodensystem, und ihre Dichten nehmen stetig und allmählich zu. Sie haben nach Angaben der University of the West Indies höhere Schmelzpunkte als Hauptgruppenmetalle. Übergangsmetalle haben ein höheres Verhältnis von Ladung zu Radius als Hauptgruppenmetalle und sind die einzigen Metalle, von denen bekannt ist, dass sie paramagnetische Verbindungen produzieren. Übergangsmetalle werden häufiger als Hauptgruppenmetalle als Katalysatoren in Reaktionen verwendet.