Atomit ovat pienimpiä hiukkasia, jotka silti säilyttävät alkuaineen kemialliset ominaisuudet. Ne koostuvat subatomisista hiukkasista, joita kutsutaan neutroneiksi, elektroneiksi ja protoneiksi. Ionit ovat varautuneita atomeja tai atomiryhmiä. Ionit voivat olla positiivisesti tai negatiivisesti varautuneita. Positiivisesti varautuneita ioneja kutsutaan kationeiksi. Negatiivisesti varautuneita ioneja kutsutaan anioneiksi.
Elementit ovat atomeista tehtyjä perusaineita, joita ei voida muuttaa kemiallisesti tai hajottaa edelleen. Atomit koostuvat ytimestä ja orbitaalielektroneista. Ydin koostuu protoneista ja neutronista. Protonit ovat pieniä hiukkasia, joilla on hieman positiivinen varaus. Neutronit ovat suunnilleen samankokoisia kuin protonit. Heillä ei ole veloitusta. Elektronit ovat hyvin pieniä, jopa pienempiä kuin protonit ja neutronit. Elektroneilla on hieman negatiivinen varaus. Protonien lukumäärä atomin ytimessä määrittää, minkä elementin atomi muodostaa. Ytimen ympäri kiertävien elektronien, erityisesti valenssielektronien, määrä määrittää atomin reaktiivisuuden.
Elektronit kiertävät atomin ydintä, koska ne ovat kiinnostuneita positiivisesti varautuneista protoneista. Ne eivät tartu ytimeen, koska muiden elektronien negatiiviset varaukset hylkäävät ne. Elektronit kiertävät yleensä kerroksina, joita kutsutaan kuoreiksi. Jokainen kuori on "täytetty", kun se sisältää kahdeksan elektronin oktetin. Uloin kuori pitää valenssielektroneja. Valenssielektronit määrittävät kuinka reaktiivinen elementti on. Eri alkuaineiden atomeilla on erilainen määrä elektroneja. Atomin valenssielektronien määrä voidaan määrittää jaksollisen järjestelmän avulla. Jaksollisessa taulukossa on kahdeksan saraketta, ja elementit on järjestetty yhteen kahdeksasta sarakkeesta. Valenssielektronien määrä elementissä vastaa sen pylvästä, joka vaihtelee yhdestä kahdeksaan. Sarakkeen kahdeksassa jalokaasuilla on täysi valenssielektronien oktetti, eivätkä ne ole kovin reaktiivisia.
Jalokaasut ovat erittäin stabiileja, koska niillä on täydellinen ulkokuori. Suurin osa alkuaineista, lukuun ottamatta raskasmetalleja, lantanideja ja aktinideja, noudattaa oktettisääntöä. Oktetin säännössä todetaan, että alkioilla on taipumus käydä läpi reaktioita, jotka johtavat täyteen valenssikuoreen. Atomit, joissa on täydet ulkokuoret, eivät ole kovin reaktiivisia, koska ne ovat energisesti stabiileja. Atomit vaihtavat elektroneja vakauden lisäämiseksi.
Ionit muodostuvat, kun atomit siirtävät elektroneja. Kaikkien atomien "haluaa", että niiden uloimmissa kuorissa on täysi elektronien oktetti. Atomit, joissa on seitsemän valenssielektronia, haluavat saada yhden elektronin, jotta niillä olisi yhteensä kahdeksan. Yhden saaminen on helpompaa kuin seitsemän menettäminen. Yhdellä valenssielektronilla varustetut atomit haluavat menettää elektronin pudotakseen alas täyteen kuoreen. Yhden menettäminen on helpompaa kuin seitsemän. Elektroneilla on negatiivinen varaus, joten atomit, jotka saavat elektronin oktettinsa täydentämiseksi, saavat myös negatiivisen varauksen ja muuttuvat anioneiksi. Elektronin menettävät atomit menettävät negatiivisen varauksen ja muuttuvat kationeiksi. Atomit, jotka menettävät tai saavat useita elektroneja, menettävät tai saavat useita varauksia.