同一能級的電子能量相同，但是由量子力學的泡利不相容原理知道，原子中不能有2個電子處于同一量子態上，因此這2個電子的自旋方向應該相反。

電子是一種帶有負電的亞原子粒子，是構成原子的基本粒子之一，質量極小，帶負電，在原子中圍繞原子核旋轉。不同的原子擁有的電子數目不同，例如，每一個碳原子中含有6個電子，每一個氧原子中含有8個電子。能量高的離核較遠，能量低的離核較近。電子屬于輕子類，以引力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。輕子是構成物質的基本粒子之一，即其無法被分解為更小的粒子。電子帶有二分之一自旋，是一種費米子。因此，根據泡利不相容原理，任何兩個電子都不能處于同樣的狀態。電子的反粒子是正子，其質量、自旋、帶電量大小都與電子相同，但是電量正負性與電子相反。通常把電子在離核遠近不同的區域內運動稱為電子的分層排布。