Az ionmolekulák több atomból állnak, amelyek elektronszáma eltér az alapállapotuktól. Ha egy fématom nemfém atomhoz kötődik, akkor a fématom tipikusan elveszíti az elektront a nemfém atomhoz. Ezt nevezzük ionos kötésnek. Hogy ez a fémek és a nemfémek vegyületeivel történik, két periodikus tulajdonság eredménye: az ionizációs energia és az elektron-affinitás.
Fémek és nemfémek
A periódusos rendszer fémjei a hidrogén kivételével egy-három csoportba sorolják az összes elemet, valamint a táblázat jobb alsó részének néhány egyéb elemét. A nemfémek viszont tartalmazzák a hetedik és nyolcadik csoport összes elemét, valamint a negyedik, ötödik és hatos csoport néhány egyéb elemét.
Ionizációs energia
Egy elem ionizációs energiája leírja az energia mennyiségét, amely ahhoz szükséges, hogy az atom elveszítse az elektronját. A fémek általában alacsony ionizációs energiákkal rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy kémiai reakció során "hajlandóak" megszabadulni az elektrontól. Sok nemfémnek viszont magas az ionizációs energiája, ami azt jelenti, hogy kevésbé hajlandók elveszíteni egy elektront egy reakció során.
Elektron affinitás
Az elektron affinitás az energia változása, amikor egy elem semleges atomja elektront nyer. Egyes atomok hajlandóbbak elektronokat nyerni, mint mások. A fémeknek kicsi az elektron-affinitásuk, ezért nem fogadják el szívesen az elektronokat. Sok nemfémnek viszont nagy az elektron affinitása; elektronok befogadásakor nagyobb mennyiségű energiát szabadítanak fel. Ez azt jelenti, hogy a nemfémek sokkal hajlandóbbak elfogadni az elektronokat, mint a fémek. Ez megfelel a periódusos rendszerben elfoglalt helyüknek. A reaktív nemfémek közel vannak a nyolc csoport eleméhez, amelyek teljes legkülső elektronhéjjal rendelkeznek. A nyolc csoport elemei nagyon stabilak. Ezért egy nemfém, amely egy vagy két elektron távolságra van a teljes elektronhéjtól, szívesen megszerezné ezeket az elektronokat és stabil állapotba kerülne.
Kötvénytípusok és elektronegativitás
Az ionizációs energia és az elektron-affinitás fogalmait egy harmadik periodikus irányzatba ötvözzük, amelyet elektronegativitásnak nevezünk. Az elemek közötti elektronegativitási különbségek leírják az atomok közötti kötések típusát. Ha az elektronegativitásbeli különbségek nagyon kicsiek, a kötések kovalensek. Ha az elektronegativitásbeli különbségek nagyok, a kötések ionosak. A fémek és a legtöbb nemfém közötti elektronegativitási különbségek magasak. Ezért a kötések ionos jellegűek. Ennek értelme van az ionizációs energia és az elektron affinitás szempontjából; a fématomok hajlandóak elveszteni az elektronokat, a nemfém atomok pedig hajlandók megszerezni azokat.