Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử halogen là ns²np⁵, có 1 electron không ghép đôi; chlorine, bromine, iodine có số oxi hoá là -1 khi liên kết với các nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn như kim loại và hydrogen, và tạo số oxi hoá +1 khi liên kết với các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn như fluorine, oxygen, … Ngoài ra chlorine, bromine và iodine còn có các ô lượng tử chưa lấp đầy electron, có thể xảy ra các quá trình kích thích electron lên các phân mức có mức năng lượng cao hơn tạo ra các số oxi hoá +3, +5, +7 ứng với 3, 5, 7 electron độc thân. Vì vậy các mức oxi hoá chẵn không đặc trưng cho các nguyên tử này.