Atomlar, bir elementin kimyasal özelliklerini hala koruyan en küçük parçacıklardır. Nötron, elektron ve proton adı verilen atom altı parçacıklardan oluşurlar. İyonlar yüklü atomlar veya atom gruplarıdır. İyonlar pozitif veya negatif yüklü olabilir. Pozitif yüklü iyonlara katyon denir. Negatif yüklü iyonlara anyon denir.
Elementler, kimyasal olarak değiştirilemeyen veya daha fazla parçalanamayan atomlardan oluşan temel maddelerdir. Atomlar bir çekirdek çekirdek ve yörünge elektronlarından oluşur. Çekirdek proton ve nötronlardan oluşur. Protonlar, biraz pozitif yüke sahip küçük parçacıklardır. Nötronlar, protonlarla yaklaşık olarak aynı boyuttadır. Ücretleri yok. Elektronlar çok küçüktür, proton ve nötronlardan bile daha küçüktür. Elektronlar biraz negatif yüke sahiptir. Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı, atomun hangi elementi oluşturduğunu belirler. Çekirdeğin etrafında dönen elektronların, özellikle de değerlik elektronlarının sayısı, atomun ne kadar reaktif olduğunu belirler.
Elektronlar, pozitif yüklü protonlara çekildikleri için bir atomun çekirdeğinin yörüngesinde dönerler. Çekirdeğe yapışmazlar çünkü diğer elektronların negatif yükleri tarafından itilirler. Elektronlar, kabuk adı verilen katmanlarda yörüngeye girme eğilimindedir. Her kabuk, sekiz elektronlu bir oktet içerdiğinde "doldurulur". En dıştaki kabuk değerlik elektronlarını tutar. Değerlik elektronları, bir elementin ne kadar reaktif olduğunu belirler. Farklı elementlerin atomları farklı sayıda elektrona sahiptir. Bir atomun sahip olduğu değerlik elektronlarının sayısı periyodik tablo kullanılarak belirlenebilir. Periyodik tabloda sekiz sütun vardır ve elementler sekiz sütundan birinde düzenlenir. Bir elementteki değerlik elektronlarının sayısı, birden sekize kadar değişen sütununa karşılık gelir. Sekizinci sütundaki soy gazlar, tam sekizli değerlik elektronlarına sahiptir ve çok reaktif değildir.
Soy gazlar çok kararlıdır çünkü tam bir dış kabuğa sahiptirler. Ağır metaller, lantanitler ve aktinitler hariç çoğu element, oktet kuralına uyar. Oktet kuralı, elementlerin tam bir değerlik kabuğu ile sonuçlanan reaksiyonlara girme eğiliminde olduğunu belirtir. Dış kabukları tam olan atomlar, enerjisel olarak kararlı oldukları için çok reaktif değildirler. Atomlar kararlılığı artırmak için elektron alışverişi yaparlar.
Atomlar elektron aktardığında iyonlar oluşur. Tüm atomlar, en dıştaki kabuklarında tam bir sekizli elektrona sahip olmayı "istiyorlar". Yedi değerlik elektronlu atomlar, toplam sekiz elektrona sahip olmak için bir elektron kazanmak isteyecektir. Birini kazanmak, yedisini kaybetmekten daha kolaydır. Bir değerlik elektronlu atomlar, tam bir kabuğa düşmek için bir elektron kaybetmek isterler. Birini kaybetmek, yedi kazanmaktan daha kolaydır. Elektronların negatif bir yükü vardır, bu nedenle oktetlerini tamamlamak için bir elektron kazanan atomlar da negatif bir yük kazanır ve anyon olurlar. Elektron kaybeden atomlar negatif yük kaybederek katyon haline gelir. Birden fazla elektron kaybeden veya kazanan atomlar, birden fazla yük kaybeder veya kazanır.