Un atom este un constituent de bază al materiei care constă dintr-un nucleu încărcat pozitiv (nucleu) înconjurat de un nor de electroni încărcați negativ. Prin definiție, atomii sunt entități neutre, deoarece sarcina pozitivă a nucleului este anulată de sarcina negativă a norului de electroni. Cu toate acestea, câștigul sau pierderea unui electron poate duce la formarea unui ion, cunoscut și sub numele de atom încărcat.
Un element este un exemplu de atom cu un număr fix de protoni pozitivi în nucleu. De exemplu, sodiul este un element cu 11 protoni în nucleu și 11 electroni. Un alt exemplu de element este carbonul, care are șase protoni în nucleu și șase electroni. În ambele cazuri, aceste elemente au o sarcină neutră. Un atom devine încărcat atunci când numărul de protoni nu este egal cu numărul de electroni. De exemplu, dacă un element are șase protoni, dar numai cinci electroni, sarcina netă a elementului este +1. În schimb, dacă un element are șase protoni, dar șapte electroni, atunci sarcina netă a elementului este -1. În realitate, toate elementele sunt neutre în starea lor naturală și câștigul sau pierderea de electroni este cea care determină încărcarea lor.
Electronii care înconjoară atomii pot sta doar în cochilii bine definite. Fiecare înveliș poate conține doar un număr fix de electroni, iar atomii sunt mai stabili atunci când aceste învelișuri sunt umplute. Este posibil să se prevadă ce sarcină va câștiga un atom, analizând modul în care stau electronii în jurul atomului. Prima carcasă a unui atom poate conține doar doi electroni, a doua carcasă poate conține opt electroni și a treia carcasă poate conține 16 electroni. Dacă un înveliș este mai puțin de jumătate plin, atunci este mai ușor pentru un atom să piardă electroni pentru a deveni mai stabil. În acest caz, atomul devine un ion pozitiv. Alternativ, dacă un înveliș este mai mult de jumătate plin, este mai ușor pentru un atom să câștige electroni pentru a deveni mai stabil. Acest lucru duce la un ion negativ.
Sodiul are 11 electroni care orbitează nucleul. Primele două învelișuri din sodiu sunt pline și un singur electron ocupă a treia înveliș. Prin urmare, este mai ușor pentru sodiu să piardă un electron și să devină pozitiv.