Bir atom, negatif yüklü elektronlardan oluşan bir bulutla çevrili pozitif yüklü bir çekirdekten (çekirdek) oluşan maddenin temel bir bileşenidir. Tanım olarak, atomlar nötr varlıklardır çünkü çekirdeğin pozitif yükü elektron bulutunun negatif yükü tarafından iptal edilir. Bununla birlikte, bir elektronun kazanılması veya kaybedilmesi, yüklü bir atom olarak da bilinen bir iyon oluşumuna yol açabilir.
Bir element, çekirdeğinde sabit sayıda pozitif proton bulunan bir atom örneğidir. Örneğin sodyum, çekirdeğinde 11 proton ve 11 elektron bulunan bir elementtir. Bir elementin başka bir örneği, çekirdeğinde altı protonu ve altı elektronu olan karbondur. Her iki durumda da, bu elementler nötr bir yüke sahiptir. Proton sayısı elektron sayısına eşit olmadığında bir atom yüklenir. Örneğin, bir elementin altı protonu ancak sadece beş elektronu varsa, elementin net yükü +1'dir. Tersine, bir elementin altı protonu yedi elektronu varsa, o zaman elementin net yükü -1'dir. Gerçekte, tüm elementler doğal hallerinde nötrdür ve yüklerini belirleyen elektronların kazanımı veya kaybıdır.
Atomları çevreleyen elektronlar yalnızca iyi tanımlanmış kabuklarda oturabilir. Her bir kabuk yalnızca sabit sayıda elektron tutabilir ve bu kabuklar doldurulduğunda atomlar daha kararlıdır. Elektronların atomun etrafında nasıl oturduğuna bakarak bir atomun hangi yükü kazanacağını tahmin etmek mümkündür. Bir atomun ilk kabuğu sadece iki elektron tutabilir, ikinci kabuk sekiz elektron tutabilir ve üçüncü kabuk 16 elektron tutabilir. Bir kabuk yarıdan daha az doluysa, bir atomun daha kararlı hale gelmesi için elektron kaybetmesi daha kolaydır. Bu durumda atom pozitif iyon olur. Alternatif olarak, bir kabuk yarıdan fazla doluysa, bir atomun daha kararlı hale gelmesi için elektron kazanması daha kolaydır. Bu negatif bir iyona yol açar.
Sodyum, çekirdeğin yörüngesinde dönen 11 elektrona sahiptir. Sodyum içindeki ilk iki kabuk doludur ve üçüncü kabuğu yalnızca bir elektron işgal eder. Bu nedenle, sodyumun bir elektron kaybetmesi ve pozitif hale gelmesi daha kolaydır.