与其它惰性元素一样，氖的价壳很完整
原子最外层的电子壳层被称为“价壳”，它决定了原子的化学性质。因为每一个壳层能够拥有的电子数量是有限的，如果价壳层没有占满，原子就容易从外面得到电子，原子变成负价；如果价壳层电子只有两三个，它们就容易失去，使原子变成正价；而如果最外层有8个电子，这8个电子又刚好将s层（2个空位）和p层（6个空位）填满，原子不容易得失电子，它就最稳定。
稀有气体的“惰性”正是由此而来。除氦（它只有2个电子，填满了1s层，所以很稳定）外，其它所有稀有元素原子最外层电子壳都有8个电子，这8个电子刚好将价壳的s层与p层填满，因此在一般情况下稀有气体很难与其它元素发生化学反应，它们对外显示出惰性。
序数 名称 壳层及电子数
2 氦（He） 2
10 氖（Ne） 2,8
18 氩（Ar） 2,8,8
36 氪（Kr） 2,8,18,8
54 氙（Xe） 2,8,18,18,8
86 氡（Rn） 2,8,18,32,18,8
118 Og 2,8,18,32,32,18,8
惰性气体真的很“懒惰”吗？其实不然。到目前为止，科学家们只发现氖没有化合物，其它所有的“惰性气体”存在几百种化合物，并且理论上还能产生更多的化合物。“惰性气体”名不符实，我们需要给它加上引号。
惰性气体放电的颜色与光谱，最早被用来制作霓虹灯
为什么全出现这种情况？
惰性气体无色、无嗅、无味，在标准条件下不易燃，也不容易与其它物质发生化学反应，因此一开始被称为惰性气体是有道理的。所有惰性气体都有完整的s和p轨道外电子壳（氦除外，它没有p级），因此不易形成化合物。
高电离能和几乎零电子亲和力解释了惰性气体的非反应性。从化学的角度来看，惰性气体大致可分为两组：一组是相对反应性的氪（电离能14.0eV）、氙（12.1eV）和氡（10.7eV），另一组是非反应性的氩（15.8eV）、氖（21.6eV）和氦（24.6eV）。惰性气体反应性遵循Ne <He <Ar <Kr <Xe <Rn的顺序，这是因为氖有第二层的sp轨道，与氦相比，氖原子更稳定。
惰性气体电离电位与原子序数的关系图
随着电子层数的增加，原子核对它最外层的价电子层的静电引力逐渐降低，最外层的电子受到内部电子的屏蔽效应，使得它们更容易被电离。这导致其电离能低到足以与最多电负性元素氟和氧形成稳定化合物，并且在某些情况下甚至能与氮和碳形成化合物，这就是为什么稀有气体越到后面越活泼的原因。
惰性气体的化合物氡（Rn）实际上并不具有化学惰性，由于氡是一种放射性气体，其半衰期短（²²²Rn半衰期为3.8天）且放射性能高，因此对氡的氟化物（RnF₂）和氡的氧化物（RnO₃）及其反应产物的研究非常少。
氙（Xe）已经被发现可以产生多种类型的化合物如：氟化物（XeF₆）、氟氧化物（XeOF₂，XeOF₄，XeO₂F₂，XeO₃F₂，XeO₂F₄）和氧化物（XeO₂，XeO₃和XeO₄），还可以与负电性基团如CF₃、C(SO₂CF₃)₃、N(SO₂F)₂、N(SO₂CF₃)₂、OTeF₅、O(IO₂F₂)等发生化学反应。
XeF₄的分子模型，它是最早被发现的惰性气体化合物
氪（Kr）可以在极端条件下与氟发生反应形成KrF₂，KrF₂还可以进一步反应产生不稳定化合物Kr(OTeF₅)₂。
氩（Ar）的化合物有HArF，2000年8月，赫尔辛基大学的研究人员通过将紫外线照射到含有少量氟化氢和氟化铯的冷冻氩气上，生成了这种弱结合化合物。
氖（Ne）目前没有被发现存在化合物，它是惰性的。
氦（He）已经被证明可以与氢生成稳定的阳离子HeH⁺，只是有科学家认为它不是中性且不能分离，不算是严格意义上的化合物。前两年据称被发现的“氦钠化合物”实际上有可能是由范德华力结合在一起的范德瓦尔斯分子，其中氦与钠之间的键合并不是严格意义上的化学键，同样的范德瓦尔斯双原子分子还有He₂和LiHe。
