Atomer är de minsta partiklarna som fortfarande behåller de grundläggande kemiska egenskaperna. De består av subatomära partiklar som kallas neutroner, elektroner och protoner. Joner är laddade atomer eller grupper av atomer. Joner kan vara positivt eller negativt laddade. Positivt laddade joner kallas katjoner. Negativt laddade joner kallas anjoner.
Element är grundläggande ämnen, gjorda av atomer, som inte kan förändras kemiskt eller brytas ned ytterligare. Atomer består av en kärnkärna och orbitalelektroner. Kärnan består av protoner och neutroner. Protoner är små partiklar som har en något positiv laddning. Neutroner är ungefär lika stora som protoner. De har ingen kostnad. Elektroner är mycket små, till och med mindre än protoner och neutroner. Elektroner har en något negativ laddning. Antalet protoner i atomens kärna avgör vilket element atomen utgör. Antalet elektroner, särskilt valenselektroner, som kretsar kring kärnan avgör hur reaktiva atomen är.
Elektroner kretsar kring en atoms kärna eftersom de lockas av de positivt laddade protonerna. De håller sig inte vid kärnan eftersom de avvisas av de negativa laddningarna från de andra elektronerna. Elektroner tenderar att kretsa i lager som kallas skal. Varje skal "fylls" när det innehåller en oktett med åtta elektroner. Det yttersta skalet rymmer valenselektronerna. Valenselektronerna bestämmer hur reaktivt ett element är. Atomer med olika element har olika antal elektroner. Antalet valenselektroner som en atom har kan bestämmas med hjälp av det periodiska systemet. Det finns åtta kolumner i det periodiska systemet och element är ordnade i en av de åtta kolumnerna. Antalet valenselektroner i ett element motsvarar dess kolumn, som sträcker sig från en till åtta. Ädelgaserna i kolumn åtta har en full oktet av valenselektroner och är inte särskilt reaktiva.
Ädelgaserna är mycket stabila eftersom de har ett helt yttre skal. De flesta grundämnen, med undantag av tungmetaller, lantaniderna och aktiniderna, följer oktettregeln. Oktettregeln säger att element tenderar att genomgå reaktioner som resulterar i ett fullt valensskal. Atomer med fulla yttre skal är inte särskilt reaktiva eftersom de är energiskt stabila. Atomer byter elektron för att öka stabiliteten.
Joner bildas när atomer överför elektroner. Alla atomer "vill" ha en fullständig oktett elektroner i sina yttersta skal. Atomer med sju valenselektroner vill få en elektron för att ha totalt åtta. Att få en är lättare än att förlora sju. Atomer med en valenselektron vill förlora en elektron för att falla ner till ett helt skal. Att förlora en är lättare än att vinna sju. Elektroner har en negativ laddning, så atomer som får en elektron för att slutföra sin oktett får också en negativ laddning och blir anjoner. Atomer som tappar en elektron tappar en negativ laddning och blir katjoner. Atomer som tappar eller får flera elektroner tappar eller får flera laddningar.