Az atomok a legkisebb részecskék, amelyek továbbra is megőrzik az elem kémiai tulajdonságait. Szubatomi részecskékből, úgynevezett neutronokból, elektronokból és protonokból állnak. Az ionok töltésű atomok vagy atomcsoportok. Az ionok lehetnek pozitív vagy negatív töltésűek. A pozitív töltésű ionokat kationoknak nevezzük. A negatív töltésű ionokat anionoknak nevezzük.
Az elemek olyan atomokból álló alapvető anyagok, amelyeket kémiailag nem lehet megváltoztatni vagy tovább bontani. Az atomok magmagból és orbitális elektronokból állnak. A mag protonokból és neutronokból áll. A protonok kis részecskék, amelyek kissé pozitív töltéssel rendelkeznek. A neutronok körülbelül akkorák, mint a protonok. Nincs váduk. Az elektronok nagyon kicsiek, még kisebbek is, mint a protonok és a neutronok. Az elektronok töltése kissé negatív. Az atom magjában lévő protonok száma határozza meg, hogy az atom mely elemet alkotja. A sejt körül keringő elektronok, különösen a valens elektronok száma határozza meg az atom reaktivitását.
Az elektronok az atom körül keringenek, mert vonzódnak a pozitív töltésű protonokhoz. Nem ragaszkodnak a maghoz, mert a többi elektron negatív töltése miatt taszítják őket. Az elektronok olyan rétegekben keringenek, amelyeket kagylónak neveznek. Minden héj akkor töltődik be, ha nyolc elektron oktettet tartalmaz. A legkülső héj tartja a vegyérték elektronokat. A vegyérték elektronok meghatározzák, hogy egy elem mennyire reaktív. A különböző elemek atomjainak különböző elektronszáma van. Az atom vegyértékelektronjainak számát a periódusos rendszer segítségével lehet meghatározni. A periódusos rendszer nyolc oszlopot tartalmaz, és az elemek a nyolc oszlop egyikébe vannak rendezve. Az elemben lévő vegyérték elektronok száma megegyezik az oszlopával, egy-nyolc között mozog. A nyolcadik oszlopban található nemesgázok teljes értékű vegyérték elektronokkal rendelkeznek, és nem túl reaktívak.
A nemesgázok nagyon stabilak, mert teljes külső héjuk van. A nehézfémek, a lantanidok és az aktinidok kivételével a legtöbb elem az oktett szabályt követi. Az oktett szabály kimondja, hogy az elemek hajlamosak olyan reakciókon átmenni, amelyek teljes vegyértékű héjat eredményeznek. A teljes külső héjú atomok nem túl reaktívak, mert energetikailag stabilak. Az atomok elektronokat cserélnek a stabilitás növelése érdekében.
Az ionok akkor képződnek, amikor az atomok elektronokat szállítanak. Minden atom "azt akarja", hogy a legkülső héjban egy teljes oktett elektron legyen. A hét vegyértékes elektronnal rendelkező atomok egy elektront akarnak megszerezni, hogy összesen nyolc legyen. Az egyik megszerzése könnyebb, mint a hét elvesztése. Az egy vegyértékű elektronnal rendelkező atomok el akarnak veszíteni egy elektront, hogy teljes héjra süllyedjenek. Az egyik elvesztése könnyebb, mint a hét megszerzése. Az elektronok negatív töltéssel rendelkeznek, így azok az atomok, amelyek elektront nyernek az oktettjük teljesítéséhez, szintén negatív töltést kapnak és anionokká válnak. Az elektront elvesztő atomok negatív töltést veszítenek és kationokká válnak. Azok az atomok, amelyek több elektronot veszítenek vagy nyernek, több töltetet veszítenek vagy nyernek.
