Atomii sunt cele mai mici particule care încă păstrează proprietățile chimice ale unui element. Acestea sunt formate din particule subatomice numite neutroni, electroni și protoni. Ionii sunt atomi încărcați sau grupuri de atomi. Ionii pot fi încărcați pozitiv sau negativ. Ionii încărcați pozitiv se numesc cationi. Ionii încărcați negativ se numesc anioni.
Elementele sunt substanțe fundamentale, formate din atomi, care nu pot fi modificate chimic sau descompuse în continuare. Atomii constau dintr-un nucleu central și electroni orbitali. Nucleul este format din protoni și neutroni. Protonii sunt particule mici care au o sarcină ușor pozitivă. Neutronii au aproximativ aceeași dimensiune ca și protonii. Nu au nicio taxă. Electronii sunt foarte mici, chiar mai mici decât protonii și neutronii. Electronii au o sarcină ușor negativă. Numărul de protoni din nucleul unui atom determină ce element alcătuiește atomul. Numărul de electroni, în special electronii de valență, care orbitează nucleul determină cât de reactiv este atomul.
Electronii orbitează nucleul unui atom, deoarece sunt atrași de protonii încărcați pozitiv. Nu se lipesc de nucleu deoarece sunt respinse de sarcinile negative ale celorlalți electroni. Electronii tind să orbiteze în straturi numite cochilii. Fiecare coajă este „umplută” atunci când conține un octet de opt electroni. Învelișul exterior deține electronii de valență. Electronii de valență determină cât de reactiv este un element. Atomii diferitelor elemente au un număr diferit de electroni. Numărul de electroni de valență pe care îl are un atom poate fi determinat folosind tabelul periodic. Există opt coloane pe tabelul periodic, iar elementele sunt organizate în una din cele opt coloane. Numărul de electroni de valență dintr-un element corespunde coloanei sale, variind de la unu la opt. Gazele nobile din coloana opt au un octet complet de electroni de valență și nu sunt foarte reactivi.
Gazele nobile sunt foarte stabile deoarece au o coajă exterioară completă. Majoritatea elementelor, cu excepția metalelor grele, a lantanidelor și a actinidelor, respectă regula octetului. Regula octetului afirmă că elementele tind să sufere reacții care duc la o coajă de valență completă. Atomii cu cochilii exterioare complete nu sunt foarte reactivi, deoarece sunt stabili din punct de vedere energetic. Atomii schimbă electroni pentru a crește stabilitatea.
Ionii se formează atunci când atomii transferă electroni. Toți atomii „vor” să aibă un octet complet de electroni în cochiliile lor exterioare. Atomii cu șapte electroni de valență vor dori să câștige un electron pentru a avea un total de opt. A câștiga unul este mai ușor decât a pierde șapte. Atomii cu un electron de valență vor să piardă un electron pentru a coborî la o coajă completă. A pierde unul este mai ușor decât a câștiga șapte. Electronii au o sarcină negativă, astfel încât atomii care câștigă un electron pentru a-și completa octetul câștigă, de asemenea, o sarcină negativă și devin anioni. Atomii care pierd un electron pierd o sarcină negativă și devin cationi. Atomii care pierd sau câștigă mai mulți electroni pierd sau câștigă sarcini multiple.