Ikke-metaller og halogener
Ikke-metaller omfatter brint, kulstof, nitrogen, fosfor, oxygen, svovl, selen, halogenerne og ædelgaselementerne. Brint, ilt, kulstof og nitrogen er elementer, der findes i alle levende organismer. Studiet af forbindelser baseret på kulstof og brint og næsten alle de forbindelser, der gør livet muligt, er kendt som organisk kemi. Nitrogen og de andre grundstoffer i gruppe 15 er kendt som pnictogens. Naturligt forekommende nitrogen (N2) udgør 78 % af jordens ’atmosfære. På grund af denne lette tilgængelighed og behovet for nitrogen fra levende organismer (som N i proteiner), er fikseringen af nitrogen i former, der kan assimileres af planter (nitrogenfiksering) yderst vigtig. Ilt og andre grundstoffer i gruppe 16 er kendt som kalkogener. Iltholdige forbindelser udgør 47% af ’jordskorpen. De monoatomiske ædelgasser (Gruppe 18) er farveløse, lugtløse, smagløse og ikke brændbare under standardbetingelser. På grund af deres meget lave kemiske reaktivitet blev det oprindeligt troet, at de ikke kan kombineres med andre grundstoffer for at danne forbindelser. Imidlertid blev det senere opdaget, at nogle faktisk danner forbindelser. For eksempel er der opdaget et stort antal xenonforbindelser, som næsten alle indeholder de elektronegative atomer fluor eller oxygen.
Halogener er de ikke-metalliske grundstoffer, der findes i gruppe 17 i det periodiske system: og omfatter fluor, chlor, brom, jod og astatin. De er den eneste gruppe, hvis grundstoffer ved stuetemperatur omfatter faste, flydende og gasformer af stof. Kemien af fluor, klor, brom og jod er måske bedre forstået end nogen anden gruppe af grundstoffer, delvis fordi det er enkeltbundne atomer eller enkeltladede anioner. Disse halogener er meget reaktive og kan kombineres med mange forskellige elementer; når de reagerer med metaller, producerer de en lang række nyttige salte. Kommercielt anvendes halogener i desinfektionsmidler, belysning og lægemiddelkomponenter. Astatin, det tungeste medlem af gruppen, kendes kun i sin radioaktive form; tennessine, en af de kunstigt fremstillede 'superheavy' grundstoffer, er også radioaktivt.