Wszystkie atomy z wyjątkiem atomu wodoru posiadają więcej niż jeden elektron. Elektrony obsadzają orbity w sposób określony przez liczbę atomową danego pierwiastka. W normalnym atomie wszystkie poziomy energetyczne, z wyjątkiem zewnętrznego, będą całkowicie obsadzone. Elektrony znajdujące się na zewnętrznym czyli górnym poziomie energetycznym, noszą nazwę elektronów walencyjnych. Tylko one biorą udział w łączeniu się atomów w cząstki. Charakteryzują się również tym, że potrzebują minimum energii do przejścia na wyższe poziomy. Tylko elektrony walencyjne uczestniczą w przewodzeniu. Gdy elektron walencyjny ulega przesunięciu z normalnego poziomu energetycznego na wyższy — mówimy, że atom został wzbudzony. Proces oderwania się elektronu walencyjnego od swego atomu na skutek dostarczenia mu odpowiedniej energii, nosi nazwę jonizacji. Po nastąpieniu jonizacji atom posiada ładunek dodatni; nosi on nazwę jonu dodatniego. Oba pojęcia: wzbudzenia i jonizacji są istotne; będą jeszcze wielokrotnie wykorzystywane w dalszych rozdziałach książki.
Energię potrzebną do wzbudzenia lub zjonizowania atomu dostarczają takie źródła jak światło, ciepło, pole elektryczne.