Atom jest podstawowym składnikiem materii, który składa się z dodatnio naładowanego jądra (jądra) otoczonego chmurą ujemnie naładowanych elektronów. Z definicji atomy są bytami neutralnymi, ponieważ dodatni ładunek jądra jest znoszony przez ujemny ładunek chmury elektronowej. Jednak zysk lub utrata elektronu może prowadzić do powstania jonu, znanego również jako naładowany atom.
Pierwiastek jest przykładem atomu ze stałą liczbą dodatnich protonów w jądrze. Na przykład sód jest pierwiastkiem z 11 protonami w jądrze i 11 elektronami. Innym przykładem pierwiastka jest węgiel, który ma sześć protonów w jądrze i sześć elektronów. W obu przypadkach elementy te mają ładunek neutralny. Atom zostaje naładowany, gdy liczba protonów nie jest równa liczbie elektronów. Na przykład, jeśli pierwiastek ma sześć protonów, ale tylko pięć elektronów, ładunek netto pierwiastka wynosi +1. I odwrotnie, jeśli pierwiastek ma sześć protonów, ale siedem elektronów, to ładunek netto pierwiastka wynosi -1. W rzeczywistości wszystkie pierwiastki w swoim naturalnym stanie są neutralne i to przyrost lub utrata elektronów determinuje ich ładunek.
Elektrony otaczające atomy mogą siedzieć tylko w dobrze zdefiniowanych powłokach. Każda powłoka może pomieścić tylko określoną liczbę elektronów, a atomy są bardziej stabilne, gdy te powłoki są wypełnione. Można przewidzieć, jaki ładunek zyska atom, obserwując, jak elektrony otaczają atom. Pierwsza powłoka atomu może pomieścić tylko dwa elektrony, druga powłoka może pomieścić osiem elektronów, a trzecia powłoka może pomieścić 16 elektronów. Jeśli powłoka jest mniej niż w połowie pełna, atomowi łatwiej jest stracić elektrony, aby stać się bardziej stabilnym. W tym przypadku atom staje się jonem dodatnim. Alternatywnie, jeśli powłoka jest pełna więcej niż w połowie, atomowi łatwiej jest uzyskać elektrony, aby stać się bardziej stabilnym. Prowadzi to do powstania jonu ujemnego.
Sód ma 11 elektronów krążących wokół jądra. Dwie pierwsze powłoki w sodzie są pełne, a trzecią powłokę zajmuje tylko jeden elektron. Dlatego sód łatwiej traci elektron i staje się dodatni.