الذرات هي أصغر الجسيمات التي لا تزال تحتفظ بالخصائص الكيميائية للعنصر. تتكون من جسيمات دون ذرية تسمى النيوترونات والإلكترونات والبروتونات. الأيونات عبارة عن ذرات مشحونة أو مجموعات من الذرات. يمكن أن تكون الأيونات موجبة أو سالبة الشحنة. تسمى الأيونات الموجبة الشحنة الكاتيونات. تسمى الأيونات سالبة الشحنة الأنيونات.
العناصر هي مواد أساسية مكونة من ذرات لا يمكن تغييرها أو تفكيكها كيميائيًا. تتكون الذرات من نواة أساسية وإلكترونات مدارية. تتكون النواة من البروتونات والنيوترونات. البروتونات هي جسيمات صغيرة لها شحنة موجبة قليلاً. النيوترونات لها نفس حجم البروتونات تقريبًا. ليس لديهم تهمة. الإلكترونات صغيرة جدًا ، حتى أصغر من البروتونات والنيوترونات. الإلكترونات لها شحنة سالبة قليلاً. يحدد عدد البروتونات في نواة الذرة العنصر الذي تتكون منه الذرة. يحدد عدد الإلكترونات ، وخاصة إلكترونات التكافؤ ، التي تدور حول النواة مدى تفاعل الذرة.
تدور الإلكترونات حول نواة الذرة لأنها تنجذب إلى البروتونات موجبة الشحنة. فهي لا تلتصق بالنواة لأنها تنفر من الشحنات السالبة للإلكترونات الأخرى. تميل الإلكترونات إلى الدوران في طبقات تسمى أصداف. يتم "ملء" كل غلاف عندما يحتوي على ثماني بتات من ثمانية إلكترونات. الغلاف الخارجي يحمل إلكترونات التكافؤ. تحدد إلكترونات التكافؤ مدى تفاعل العنصر. تحتوي ذرات العناصر المختلفة على أعداد مختلفة من الإلكترونات. يمكن تحديد عدد إلكترونات التكافؤ التي تمتلكها الذرة باستخدام الجدول الدوري. يوجد ثمانية أعمدة في الجدول الدوري ، ويتم تنظيم العناصر في أحد الأعمدة الثمانية. يتوافق عدد إلكترونات التكافؤ في عنصر ما مع عمودها ، والذي يتراوح من واحد إلى ثمانية. تحتوي الغازات النبيلة في العمود الثامن على ثماني بتات كاملة من إلكترونات التكافؤ وليست شديدة التفاعل.
الغازات النبيلة مستقرة للغاية لأن لها غلاف خارجي كامل. معظم العناصر ، باستثناء المعادن الثقيلة واللانثانيدات والأكتينيدات ، تتبع قاعدة الثمانيات. تنص قاعدة الثمانيات على أن العناصر تميل إلى الخضوع لردود فعل ينتج عنها غلاف تكافؤ كامل. الذرات ذات الأصداف الخارجية الكاملة ليست شديدة التفاعل لأنها مستقرة من حيث الطاقة. تتبادل الذرات الإلكترونات لزيادة الاستقرار.
تتشكل الأيونات عندما تنقل الذرات الإلكترونات. جميع الذرات "تريد" أن يكون لديها ثماني بتات كاملة من الإلكترونات في غلافها الخارجي. سوف ترغب الذرات التي تحتوي على سبعة إلكترونات تكافؤ في الحصول على إلكترون واحد ليصبح المجموع ثمانية. كسب واحد أسهل من خسارة سبعة. تريد الذرات التي تحتوي على إلكترون تكافؤ واحد أن تفقد إلكترونًا لينزل إلى غلاف كامل. خسارة واحدة أسهل من كسب سبعة. الإلكترونات لها شحنة سالبة ، لذا فإن الذرات التي تكتسب إلكترونًا لإكمال ثماني بتاتها تكتسب أيضًا شحنة سالبة وتصبح أنيونات. تفقد الذرات التي تفقد إلكترونًا شحنة سالبة وتتحول إلى كاتيونات. تفقد الذرات التي تفقد أو تكتسب إلكترونات متعددة أو تكتسب شحنات متعددة.