Los átomos son las partículas más pequeñas que aún conservan las propiedades químicas de un elemento. Están formados por partículas subatómicas llamadas neutrones, electrones y protones. Los iones son átomos cargados o grupos de átomos. Los iones pueden tener carga positiva o negativa. Los iones con carga positiva se denominan cationes. Los iones con carga negativa se denominan aniones.
Los elementos son sustancias fundamentales, hechas de átomos, que no pueden modificarse químicamente ni descomponerse más. Los átomos constan de un núcleo central y electrones orbitales. El núcleo está formado por protones y neutrones. Los protones son partículas pequeñas que tienen una carga ligeramente positiva. Los neutrones tienen aproximadamente el mismo tamaño que los protones. No tienen cargo. Los electrones son muy pequeños, incluso más pequeños que los protones y los neutrones. Los electrones tienen una carga ligeramente negativa. El número de protones en el núcleo de un átomo determina qué elemento forma el átomo. El número de electrones, en particular de valencia, que orbitan el núcleo determina qué tan reactivo es el átomo.
Los electrones orbitan el núcleo de un átomo porque son atraídos por los protones cargados positivamente. No se adhieren al núcleo porque son repelidos por las cargas negativas de los otros electrones. Los electrones tienden a orbitar en capas llamadas capas. Cada capa está "llena" cuando contiene un octeto de ocho electrones. La capa más externa contiene los electrones de valencia. Los electrones de valencia determinan qué tan reactivo es un elemento. Los átomos de diferentes elementos tienen diferentes números de electrones. El número de electrones de valencia que tiene un átomo se puede determinar utilizando la tabla periódica. Hay ocho columnas en la tabla periódica y los elementos están organizados en una de las ocho columnas. El número de electrones de valencia en un elemento se corresponde con su columna, que va de uno a ocho. Los gases nobles de la columna ocho tienen un octeto completo de electrones de valencia y no son muy reactivos.
Los gases nobles son muy estables porque tienen una capa exterior completa. La mayoría de los elementos, a excepción de los metales pesados, los lantánidos y los actínidos, siguen la regla del octeto. La regla del octeto establece que los elementos tienden a sufrir reacciones que dan como resultado una capa de valencia completa. Los átomos con capas externas llenas no son muy reactivos porque son energéticamente estables. Los átomos intercambian electrones para aumentar la estabilidad.
Los iones se forman cuando los átomos transfieren electrones. Todos los átomos "quieren" tener un octeto completo de electrones en sus capas más externas. Los átomos con siete electrones de valencia querrán ganar un electrón para tener un total de ocho. Ganar uno es más fácil que perder siete. Los átomos con un electrón de valencia quieren perder un electrón para caer a una capa completa. Perder uno es más fácil que ganar siete. Los electrones tienen una carga negativa, por lo que los átomos que ganan un electrón para completar su octeto también están ganando una carga negativa y se están convirtiendo en aniones. Los átomos que pierden un electrón pierden una carga negativa y se convierten en cationes. Los átomos que pierden o ganan múltiples electrones están perdiendo o ganando múltiples cargas.