Ένα άτομο είναι ένα βασικό συστατικό της ύλης που αποτελείται από έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα (πυρήνα) που περιβάλλεται από ένα νέφος αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων. Εξ ορισμού, τα άτομα είναι ουδέτερες οντότητες επειδή το θετικό φορτίο του πυρήνα ακυρώνεται από το αρνητικό φορτίο του νέφους ηλεκτρονίων. Ωστόσο, το κέρδος ή η απώλεια ενός ηλεκτρονίου μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό ενός ιόντος, επίσης γνωστό ως φορτισμένο άτομο.
Ένα στοιχείο είναι ένα παράδειγμα ατόμου με σταθερό αριθμό θετικών πρωτονίων εντός του πυρήνα. Για παράδειγμα, το νάτριο είναι ένα στοιχείο με 11 πρωτόνια εντός του πυρήνα και 11 ηλεκτρόνια. Ένα άλλο παράδειγμα ενός στοιχείου είναι ο άνθρακας, ο οποίος έχει έξι πρωτόνια εντός του πυρήνα και έξι ηλεκτρόνια. Και στις δύο περιπτώσεις, αυτά τα στοιχεία έχουν ουδέτερο φορτίο. Ένα άτομο φορτίζεται όταν ο αριθμός των πρωτονίων δεν ισούται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Για παράδειγμα, εάν ένα στοιχείο έχει έξι πρωτόνια αλλά μόνο πέντε ηλεκτρόνια, το καθαρό φορτίο του στοιχείου είναι +1. Αντίθετα, εάν ένα στοιχείο έχει έξι πρωτόνια αλλά επτά ηλεκτρόνια, τότε το καθαρό φορτίο του στοιχείου είναι -1. Στην πραγματικότητα, όλα τα στοιχεία είναι ουδέτερα στη φυσική τους κατάσταση και είναι το κέρδος ή η απώλεια ηλεκτρονίων που καθορίζει το φορτίο τους.
Τα ηλεκτρόνια που περιβάλλουν τα άτομα μπορούν να καθίσουν μόνο σε καλά καθορισμένα κελύφη. Κάθε κέλυφος μπορεί να συγκρατεί σταθερό αριθμό ηλεκτρονίων και τα άτομα είναι πιο σταθερά όταν γεμίζουν αυτά τα κελύφη. Είναι δυνατόν να προβλέψουμε ποια φόρτιση θα κερδίσει ένα άτομο εξετάζοντας τον τρόπο με τον οποίο τα ηλεκτρόνια κάθονται γύρω από το άτομο. Το πρώτο κέλυφος ενός ατόμου μπορεί να συγκρατεί μόνο δύο ηλεκτρόνια, το δεύτερο κέλυφος μπορεί να συγκρατεί οκτώ ηλεκτρόνια και το τρίτο κέλυφος μπορεί να συγκρατεί 16 ηλεκτρόνια. Εάν ένα κέλυφος είναι λιγότερο από μισό γεμάτο, τότε είναι ευκολότερο για ένα άτομο να χάσει ηλεκτρόνια για να γίνει πιο σταθερό. Σε αυτήν την περίπτωση, το άτομο γίνεται θετικό ιόν. Εναλλακτικά, εάν ένα κέλυφος είναι περισσότερο από μισό γεμάτο, είναι ευκολότερο για ένα άτομο να αποκτήσει ηλεκτρόνια για να γίνει πιο σταθερό. Αυτό οδηγεί σε αρνητικό ιόν.
Το νάτριο έχει 11 ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα. Τα πρώτα δύο κελύφη εντός νατρίου είναι γεμάτα και μόνο ένα ηλεκτρόνιο καταλαμβάνει το τρίτο κέλυφος. Επομένως, είναι πιο εύκολο για το νάτριο να χάσει ένα ηλεκτρόνιο και να γίνει θετικό.