Atomi su najmanje čestice koje još uvijek zadržavaju kemijska svojstva elementa. Sastoje se od subatomskih čestica koje se nazivaju neutroni, elektroni i protoni. Joni su nabijeni atomi ili skupine atoma. Joni mogu biti pozitivno ili negativno nabijeni. Pozitivno nabijeni ioni nazivaju se kationima. Negativno nabijeni ioni nazivaju se anionima.
Elementi su temeljne tvari, izrađene od atoma, koje se ne mogu kemijski mijenjati ili dalje rastavljati. Atomi se sastoje od jezgre jezgre i orbitalnih elektrona. Jezgru čine protoni i neutroni. Protoni su male čestice koje imaju blago pozitivan naboj. Neutroni su otprilike iste veličine kao i protoni. Nemaju naboj. Elektroni su vrlo mali, čak i manji od protona i neutrona. Elektroni imaju blago negativan naboj. Broj protona u jezgri atoma određuje koji element atom čini. Broj elektrona, posebno valentnih, koji kruže oko jezgre, određuje koliko je atom reaktivan.
Elektroni kruže oko jezgre atoma jer ih privlače pozitivno nabijeni protoni. Ne drže se jezgre jer ih odbijaju negativni naboji ostalih elektrona. Elektroni teže kruženju u slojevima koji se nazivaju ljuske. Svaka je ljuska "ispunjena" kada sadrži oktet od osam elektrona. U najudaljenijoj ljusci nalaze se valentni elektroni. Valentni elektroni određuju koliko je element reaktivan. Atomi različitih elemenata imaju različit broj elektrona. Broj valentnih elektrona koji atom ima može se odrediti pomoću periodnog sustava. Na periodnom sustavu nalazi se osam stupaca, a elementi su organizirani u jedan od osam stupaca. Broj valentnih elektrona u elementu odgovara njegovom stupcu, u rasponu od jedan do osam. Plemeniti plinovi u stupcu osam imaju puni oktet valentnih elektrona i nisu vrlo reaktivni.
Plemeniti plinovi vrlo su stabilni jer imaju punu vanjsku ljusku. Većina elemenata, osim teških metala, lantanida i aktinida, slijedi pravilo okteta. Pravilo okteta kaže da elementi teže podvrgavanju reakcijama koje rezultiraju punom valentnom ljuskom. Atomi s punim vanjskim ljuskama nisu jako reaktivni jer su energetski stabilni. Atomi izmjenjuju elektrone kako bi povećali stabilnost.
Joni nastaju kada atomi prenose elektrone. Svi atomi "žele" imati puni oktet elektrona u svojim najudaljenijim ljuskama. Atomi sa sedam valentnih elektrona htjet će dobiti jedan elektron da bi imali ukupno osam. Dobiti jednog lakše je nego izgubiti sedam. Atomi s jednim valentnim elektronom žele izgubiti elektron da se spusti do pune ljuske. Izgubiti jednog lakše je nego dobiti sedam. Elektroni imaju negativan naboj, pa atomi koji dobivaju elektron da bi dovršio svoj oktet također dobivaju negativni naboj i postaju anioni. Atomi koji izgube elektron gube negativni naboj i postaju kationi. Atomi koji gube ili dobivaju više elektrona gube ili dobivaju više naboja.