Atomen zijn de bouwstenen van materie en zijn verantwoordelijk voor alle structuren die in het waarneembare heelal te zien zijn. Atomen bestaan uit een positief geladen kern die is omgeven door een wolk van negatief geladen elektronen. In een neutraal atoom is het aantal positief geladen protonen in de kern gelijk aan het aantal negatief geladen elektronen. Een atoom kan echter een elektron winnen of verliezen. Atomen die niet elektrisch neutraal zijn, worden ionen genoemd en voorbeelden van atomen die vaak in hun ionische vorm worden aangetroffen, zijn natrium, chloor en magnesium.
Elektronenschelpen
Elektronen omringen atomen in discrete schillen en elk schiltype kan een vast aantal elektronen bevatten. S-schillen kunnen bijvoorbeeld 2 elektronen bevatten en p-schillen kunnen 6 elektronen bevatten. Atomen zijn het meest energetisch stabiel wanneer de buitenste elektronenschil vol is; daarom is het soms stabiliserend voor een elektron dat verloren gaat en een positief ion produceert of dat een elektron wordt gewonnen dat een negatief ion produceert.
Natrium
Neutrale natriumatomen bestaan uit 11 protonen en 11 elektronen. Natrium heeft de elektronenconfiguratie:
1s2 2s2 2p6 3s1
Dit betekent dat de 1s elektronenschil bezet is door 2 elektronen en dus vol is. De 2s- en 2p-schillen zijn ook vol, maar de 3s-schil wordt ingenomen door slechts 1 elektron. Het verlies van een elektron in de 3s-schil leidt tot een stabielere elektronische configuratie omdat de onderste 2p-schil vol is. Wanneer een natriumatoom zijn buitenste 3s-elektron verliest, wordt het positief geladen. Het symbool voor een positief geladen natriumion is Na+.
Chloor
Chlooratomen bestaan uit 17 protonen en 17 elektronen. De elektronenconfiguratie van chloor is:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Aangezien een p-schil zes elektronen kan bevatten, is chloor zeer dicht bij een stabiele elektronenconfiguratie. De 3p-schil van chloor kan het vereiste elektron krijgen ten koste van het atoom dat negatief wordt geladen. Het symbool voor een chloorion is Cl-.
Magnesium
Magnesiumatomen bestaan uit 12 protonen en 12 elektronen. De elektronenconfiguratie van magnesium is:
1s2 2s2 2p6 3s2
Magnesium kan een of twee elektronen in zijn 3s-schil verliezen, waardoor een ion ontstaat met een lading van +1 of +2. Het symbool voor magnesiumionen zijn Mg+ en Mg2+, afhankelijk van de totale lading.