Het periodiek systeem der elementen is verdeeld in negen groepen elementen, gebaseerd op een aantal verschillende kenmerken. Onder deze groepen bevinden zich de overgangsmetalen en de hoofdgroep metalen. Hoofdgroepmetalen zijn eigenlijk een verzameling alkalimetalen, aardalkalimetalen en anderszins niet-geclassificeerde metalen. Alle metalen zijn goede geleiders van elektriciteit en warmte, hoewel verschillende groepen zeer merkbare verschillen hebben.
Elektronen draaien om de kern van een atoom in een aantal schillen. Het aantal bezette schelpen hangt af van het element. De specifieke elektronen die atomen delen om bindingen met andere atomen te vormen, worden valentie-elektronen genoemd. Overgangsmetalen zijn de enige groep elementen waarvan de valentie-elektronen in meer dan één schil of energieniveau worden aangetroffen. Dit zorgt voor veel oxidatietoestanden. Andere groepen elementen hebben alleen valentie-elektronen in de buitenste elektronenschil.
Atomen kunnen twee soorten bindingen hebben: covalent en ionisch. Covalente bindingen treden op wanneer een of meer elektronenparen worden gedeeld tussen twee atomen, terwijl ionische bindingen optreden wanneer een atoom een elektron verliest aan een ander atoom. Overgangsmetalen hebben de neiging om gemakkelijker covalente bindingen te vormen dan metalen uit de hoofdgroep, omdat overgangsmetalen meer elektronegatief zijn dan metalen uit de hoofdgroep. Metalen van de hoofdgroep vormen bindingen die elektrisch neutraal zijn, terwijl overgangsmetalen de neiging hebben bindingen te vormen met een overmaat aan negatieve ionen.
Enkele van de metalen uit de hoofdgroep zijn de meest reactieve van alle elementen in het periodiek systeem. De alkalimetalen dalen in reactiviteit van de top van de groep, lithium, naar het zwaardere uiteinde, inclusief kalium. Dit komt omdat hun valentie-elektronen zich in de s-orbitaal bevinden. De binnenste elektronen heffen veel van de positieve lading van de kern op, waardoor het valentie-elektron gemakkelijk kan reageren met andere elementen. Overgangsmetalen houden hun valentie-elektronen beter vast, waardoor ze moeilijker kunnen reageren met andere elementen. Dit is de reden waarom lood, een overgangsmetaal, ongereageerd in de natuur kan worden gevonden, terwijl natrium, een metaal uit de hoofdgroep, bijna altijd gebonden is aan een ander element.
Overgangsmetalen hebben de hoogste dichtheden van alle groepen op het periodiek systeem, en hun dichtheden nemen gestaag en geleidelijk toe. Ze hebben hogere smeltpunten dan metalen uit de hoofdgroep, volgens de University of the West Indies. Overgangsmetalen hebben een hogere verhouding tussen lading en straal dan metalen uit de hoofdgroep en zijn de enige metalen waarvan bekend is dat ze paramagnetische verbindingen produceren. Overgangsmetalen worden vaker als katalysator in reacties gebruikt dan metalen uit de hoofdgroep.
