อะตอมเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดที่ยังคงคุณสมบัติทางเคมีของธาตุไว้ ประกอบด้วยอนุภาคย่อยที่เรียกว่านิวตรอน อิเล็กตรอน และโปรตอน ไอออนเป็นอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่มีประจุ ไอออนสามารถมีประจุบวกหรือลบได้ ไอออนที่มีประจุบวกเรียกว่าไอออนบวก ไอออนที่มีประจุลบเรียกว่าแอนไอออน
ธาตุคือสสารพื้นฐานซึ่งทำจากอะตอมซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนแปลงหรือย่อยสลายทางเคมีได้อีก อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสแกนกลางและอิเล็กตรอนในวงโคจร นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน โปรตอนเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่มีประจุบวกเล็กน้อย นิวตรอนมีขนาดใกล้เคียงกับโปรตอน พวกเขาไม่มีค่าใช้จ่าย อิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก แม้จะเล็กกว่าโปรตอนและนิวตรอน อิเล็กตรอนมีประจุลบเล็กน้อย จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมเป็นตัวกำหนดว่าอะตอมประกอบด้วยธาตุใด จำนวนอิเล็กตรอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียสเป็นตัวกำหนดว่าอะตอมมีปฏิกิริยาอย่างไร
อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอมเพราะถูกดึงดูดไปยังโปรตอนที่มีประจุบวก พวกมันไม่ยึดติดกับนิวเคลียสเพราะถูกประจุลบของอิเล็กตรอนตัวอื่นขับไล่ อิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะโคจรรอบชั้นที่เรียกว่าเปลือก เปลือกแต่ละอัน "เต็ม" เมื่อมีอิเล็กตรอนแปดตัว เปลือกนอกสุดถือเวเลนซ์อิเล็กตรอน เวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็นตัวกำหนดว่าธาตุมีปฏิกิริยาอย่างไร อะตอมของธาตุต่าง ๆ มีจำนวนอิเล็กตรอนต่างกัน จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่อะตอมสามารถกำหนดได้โดยใช้ตารางธาตุ ตารางธาตุมีแปดคอลัมน์ และองค์ประกอบต่างๆ ถูกจัดเป็นหนึ่งในแปดคอลัมน์ จำนวนของเวเลนซ์อิเล็กตรอนในองค์ประกอบนั้นสอดคล้องกับคอลัมน์ของมัน ซึ่งมีตั้งแต่หนึ่งถึงแปด ก๊าซมีตระกูลในคอลัมน์ที่แปดมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเต็มออคเต็ตและไม่มีปฏิกิริยามากนัก
ก๊าซมีตระกูลมีความเสถียรมากเพราะมีเปลือกนอกเต็ม ธาตุส่วนใหญ่ ยกเว้นโลหะหนัก แลนทาไนด์ และแอกทิไนด์ ปฏิบัติตามกฎออคเต็ต กฎออคเต็ตระบุว่าธาตุมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาซึ่งส่งผลให้เกิดเปลือกเวเลนซ์เต็ม อะตอมที่มีเปลือกนอกเต็มจะไม่เกิดปฏิกิริยามากเพราะมีความคงตัวอย่างกระฉับกระเฉง อะตอมแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนเพื่อเพิ่มความเสถียร
ไอออนเกิดขึ้นเมื่ออะตอมถ่ายโอนอิเล็กตรอน อะตอมทั้งหมด "ต้องการ" ที่จะมีอิเล็กตรอนเต็มออคเต็ตในเปลือกนอกสุด อะตอมที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเจ็ดตัวต้องการได้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวเพื่อให้มีทั้งหมดแปดตัว ได้หนึ่งง่ายกว่าเสียเจ็ด อะตอมที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวต้องการสูญเสียอิเล็กตรอนไปจนเต็มเปลือก การสูญเสียหนึ่งง่ายกว่าการได้รับเจ็ด อิเล็กตรอนมีประจุเป็นลบ ดังนั้นอะตอมที่รับอิเล็กตรอนมาจนครบออกเตตก็จะได้รับประจุลบและกลายเป็นแอนไอออน อะตอมที่สูญเสียอิเล็กตรอนจะสูญเสียประจุลบและกลายเป็นไอออนบวก อะตอมที่สูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนหลายตัวกำลังสูญเสียหรือได้รับประจุหลายตัว