عدد الإلكترونات السالبة التي تدور حول نواة الذرة يساوي عدد البروتونات الموجبة الموجودة في النواة. وذلك لأن الذرة متعادلة كهربائياً، أي أن مجموع الشحنات الموجبة يساوي مجموع الشحنات السالبة.
وبناءً عليه، فإن عدد الإلكترونات في الذرة يحدد العدد الذري للعنصر. فمثلاً، ذرة الهيدروجين لها العدد الذري 1، أي أنها تحتوي على بروتون واحد في النواة، وبالتالي فإنها تحتوي على إلكترون واحد يدور حول النواة. أما ذرة الأكسجين، التي لها العدد الذري 8، فإنها تحتوي على 8 بروتونات في النواة، وبالتالي فإنها تحتوي على 8 إلكترونات تدور حول النواة.
ويمكن توضيح ذلك باستخدام نموذج بور للذرة، والذي يصف الذرة على أنها تتكون من نواة صغيرة تدور حولها الإلكترونات في مدارات ثابتة. حيث أن الشحنة الموجبة للبروتونات في النواة تتعادل بالشحنة السالبة للإلكترونات، مما يجعل الذرة متعادلة كهربائياً.
ويشار إلى أن الإلكترونات تدور حول النواة في مدارات محددة، تسمى المدارات الإلكترونية. ولكل مدار حد أقصى للتشبع من الإلكترونات، فالمستوى الأول حول النواة، يتشبع بعدد 2 إلكترون، أما المستوى الثاني فإنه يتشبع بعدد 8 إلكترونات.
وفيما يلي جدول يوضح عدد الإلكترونات في الذرة بناءً على العدد الذري:
| العدد الذري |
عدد البروتونات |
عدد الإلكترونات |
| 1 |
1 |
1 |
| 2 |
2 |
2 |
| 3 |
3 |
3 |
| ... |
... |
... |
| 118 |
118 |
118 |
ويشار إلى أن هناك بعض الذرات التي قد تحتوي على عدد من الإلكترونات أو البروتونات غير عادي، مثل الذرات المشعّة.