En atom är en grundläggande beståndsdel av materia som består av en positivt laddad kärna (kärna) omgiven av ett moln av negativt laddade elektroner. Per definition är atomer neutrala enheter eftersom kärnans positiva laddning avbryts av elektronmolnets negativa laddning. Förstärkningen eller förlusten av en elektron kan dock leda till bildandet av en jon, även känd som en laddad atom.
Ett element är ett exempel på en atom med ett fast antal positiva protoner i kärnan. Till exempel är natrium ett element med 11 protoner i kärnan och 11 elektroner. Ett annat exempel på ett element är kol, som har sex protoner i kärnan och sex elektroner. I båda fallen har dessa element en neutral laddning. En atom laddas när antalet protoner inte är lika med antalet elektroner. Till exempel, om ett element har sex protoner men bara fem elektroner, är nettoladdningen för elementet +1. Omvänt, om ett element har sex protoner men sju elektroner, är elementets nettoladdning -1. I själva verket är alla element neutrala i sitt naturliga tillstånd, och det är vinsten eller förlusten av elektroner som bestämmer deras laddning.
Elektronerna som omger atomer kan bara sitta i väldefinierade skal. Varje skal kan bara innehålla ett fast antal elektroner, och atomerna är mer stabila när dessa skal fylls. Det är möjligt att förutsäga vilken laddning en atom kommer att få genom att titta på hur elektronerna sitter runt atomen. Det första skalet i en atom kan bara rymma två elektroner, det andra skalet kan rymma åtta elektroner och det tredje skalet kan rymma 16 elektroner. Om ett skal är mindre än halvfullt är det lättare för en atom att förlora elektroner för att bli mer stabil. I detta fall blir atomen en positiv jon. Alternativt, om ett skal är mer än halvfullt, är det lättare för en atom att få elektroner för att bli mer stabil. Detta leder till en negativ jon.
Natrium har 11 elektroner som kretsar kring kärnan. De första två skalen inom natrium är fulla och endast en elektron upptar det tredje skalet. Därför är det lättare för natrium att förlora en elektron och bli positiv.