元素的化合价随着原子序数递增而呈周期性的变化。同一周期主族元素最高化合价从左至右是递增的；同族元素的化合价基本一样；对大多数元素来说，它们的最高化合价与其所在周期表中的族序数相等。例如，第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯各元素分别处于ⅠA，ⅡA，ⅢA，ⅣA，ⅤA，ⅥA，ⅦA族，它们的最高化合价分别为1，2，3，4，5，6，7。

   元素化合价变化规律，取决于其原子的电子层结构，特别是价电子层结构。价电子层结构的周期性出现，决定了元素化合价变化的周期性。周期表中元素分区对s区元素，价电子层结构为ns^1-2，其化合价与价电子数相同，而且一般无负价。对p区元素，价电子层结构为ns²np^1-6。价层上的s和p电子是价电子。在反应中基态价层上未成对的价电子可结合电子而成键，但是价层已成对的价电子反应过程中也可激发成未成对电子而成键。化合价就等于未成对价电子数。因未成对价电子数可有多种，因而化合价就有多种。得电子或与电负性比其小的原子成键，化合价为负；失电子或与电负性比其大的原子成键，化合价为正。例如，氯原子价层结构3s²3p⁵，基态只有一个未成对电子，因而在氯化氢中氯为-1价，在次氯酸中为+1价。但其原子价层还有空的3d轨道，在成健时，3p甚至3s上已成对价电子也可激发到3d上去，而成未成对的价电子，使氯原子可以有3，5，7个未成对价电子，所以氯在亚氯酸、氯酸、高氯酸中化合价分别为+3，+5，+7价。对d区（包括ds区）元素，价电子层结构为(n-1)d^1-10ns^1-2，价层上s和d电子虽都是价电子，但反应中次外层d电子有的只能部分，有的能全部参与成键，化合价就等于参与成键的s和d电子之和，也呈现多种化合价。典型的例子是锰，在三氧化二锰、二氧化锰、亚锰酸钾、锰酸钾及高锰酸钾中的化合价分别为+3，+4，+5，+6与+7价。

   上述仅是一般规律，元素在化学反应时究竟形成什么化合价，还与相互作用的物质以及外界条件等因素有关。例如，高锰酸钾与亚硫酸钠反应时，在酸性介质中生成+2价的硫酸锰；在中性介质中，则生成+4价的二氧化锰，在碱性介质中，则生成化合价为+6的锰酸钾。