Atomer er de minste partiklene som fremdeles beholder de kjemiske egenskapene til et element. De består av subatomære partikler som kalles nøytroner, elektroner og protoner. Ioner er ladede atomer eller grupper av atomer. Ioner kan være positivt eller negativt ladet. Positivt ladede ioner kalles kationer. Negativt ladede ioner kalles anioner.
Elementer er grunnleggende stoffer, laget av atomer, som ikke kan endres eller brytes ned kjemisk. Atomer består av en kjernekjerne og orbitalelektroner. Kjernen består av protoner og nøytroner. Protoner er små partikler som har en litt positiv ladning. Nøytroner er omtrent like store som protoner. De har ingen kostnad. Elektroner er veldig små, enda mindre enn protoner og nøytroner. Elektroner har en litt negativ ladning. Antall protoner i kjernen til et atom bestemmer hvilket element atomet utgjør. Antallet elektroner, spesielt valenselektroner som kretser rundt kjernen, bestemmer hvor reaktivt atomet er.
Elektroner kretser rundt et atoms kjernen fordi de tiltrekkes av de positivt ladede protonene. De holder seg ikke til kjernen fordi de blir frastøtt av de negative ladningene til de andre elektronene. Elektroner har en tendens til å kretse i lag som kalles skjell. Hvert skall "fylles" når det inneholder en oktett med åtte elektroner. Det ytterste skallet holder valenselektronene. Valenselektronene bestemmer hvor reaktivt et element er. Atomer med forskjellige elementer har forskjellige antall elektroner. Antallet valenselektroner et atom har kan bestemmes ved hjelp av det periodiske systemet. Det er åtte kolonner på det periodiske systemet, og elementene er organisert i en av de åtte kolonnene. Antallet valenselektroner i et element samsvarer med kolonnen, fra en til åtte. Edelgassene i kolonne åtte har en full oktet med valenselektroner og er ikke veldig reaktive.
Edelgassene er veldig stabile fordi de har et fullt ytre skall. De fleste grunnstoffene, med unntak av tungmetallene, lantanidene og aktinidene, følger oktettregelen. Oktettregelen sier at elementer har en tendens til å gjennomgå reaksjoner som resulterer i et fullt valensskall. Atomer med fulle ytre skall er ikke veldig reaktive fordi de er energisk stabile. Atomer bytter elektron for å øke stabiliteten.
Ioner dannes når atomer overfører elektroner. Alle atomer "ønsker" å ha en full oktet med elektroner i sine ytterste skall. Atomer med syv valenselektroner vil ønske å få et elektron for å ha totalt åtte. Å få en er lettere enn å miste syv. Atomer med ett valenselektron vil miste et elektron for å falle ned til et fullt skall. Å miste en er lettere enn å få sju. Elektroner har en negativ ladning, så atomer som får et elektron for å fullføre oktetten, får også en negativ ladning og blir anioner. Atomer som mister et elektron mister en negativ ladning og blir kationer. Atomer som mister eller får flere elektroner mister eller får flere ladninger.