אטום הוא מרכיב בסיסי של חומר המורכב מליבה טעונה חיובית (גרעין) המוקפת בענן של אלקטרונים טעונים שלילית. בהגדרה, אטומים הם ישויות ניטרליות מכיוון שהמטען החיובי של הגרעין מבוטל על ידי המטען השלילי של ענן האלקטרונים. עם זאת, רווח או אובדן של אלקטרון יכולים להוביל ליצירת יון, הידוע גם בשם אטום טעון.
אלמנט הוא דוגמה לאטום עם מספר קבוע של פרוטונים חיוביים בתוך הגרעין. לדוגמא, נתרן הוא יסוד עם 11 פרוטונים בתוך הגרעין ו -11 אלקטרונים. דוגמה נוספת לאלמנט היא פחמן, שיש בו שישה פרוטונים בתוך הגרעין ושישה אלקטרונים. בשני המקרים, לאלמנטים אלה יש מטען ניטרלי. אטום הופך להיות טעון כאשר מספר הפרוטונים אינו שווה למספר האלקטרונים. לדוגמא, אם לאלמנט יש שישה פרוטונים אך רק חמישה אלקטרונים, המטען הנקי של היסוד הוא +1. לעומת זאת, אם לאלמנט יש שישה פרוטונים אך שבעה אלקטרונים, המטען הנקי של היסוד הוא -1. במציאות, כל האלמנטים ניטרליים במצבם הטבעי, הרווח או ההפסד של האלקטרונים הם שקובעים את מטענם.
האלקטרונים המקיפים אטומים יכולים לשבת רק בקונכיות מוגדרות היטב. כל קליפה יכולה להכיל רק מספר קבוע של אלקטרונים, והאטומים יציבים יותר כאשר הקליפות הללו מתמלאות. ניתן לחזות איזה מטען אטום ירוויח על ידי התבוננות כיצד האלקטרונים יושבים סביב האטום. הקליפה הראשונה של אטום יכולה להכיל רק שני אלקטרונים, הקליפה השנייה יכולה להכיל שמונה אלקטרונים והקליפה השלישית יכולה להכיל 16 אלקטרונים. אם מעטפת מלאה פחות מחצי, לאטום קל יותר לאבד אלקטרונים כדי להיות יציב יותר. במקרה זה האטום הופך ליון חיובי. לחלופין, אם קליפה מלאה יותר מחצי, לאטום קל יותר להשיג אלקטרונים כדי להיות יציבים יותר. זה מוביל ליון שלילי.
בנתרן 11 אלקטרונים שמקיפים את הגרעין. שני הקונכיות הראשונות בתוך נתרן מלאות ורק אלקטרון אחד תופס את הקליפה השלישית. לכן קל יותר לנתרן לאבד אלקטרון ולהיות חיובי.