Positive und negative Ionen werden gebildet, indem Elektronen von neutralen Atomen aufgenommen oder verloren werden. Metallische Elemente erzeugen positiv geladene Ionen durch Elektronenverlust, während nichtmetallische Elemente negativ geladene Ionen durch Elektronenaufnahme erzeugen.
Im Atom jedes Elements befinden sich Unterteilchen. Ein Proton trägt eine positive Ladung, ein Elektron trägt eine negative Ladung und ein Neutron trägt keine Ladung. In einem neutralen Atom ist die Anzahl der Protonen gleich der Anzahl der Elektronen, wodurch alle Ladungen neutralisiert werden. Atome haben jedoch die Tendenz, Elektronen zu verlieren oder zu gewinnen, um ihre elektronischen Strukturen zu stabilisieren, was nur auftritt, wenn ihr höchstes Energieniveau vollständig besetzt oder elektronenleer ist.
Aufgrund der geringen Anzahl von Elektronen im äußersten Energieniveau von Metallen neigen diese Elemente dazu, ihre Elektronen abzugeben, um Stabilität zu erreichen. Wenn Elektronen von einem neutralen Atom entfernt werden, wird die potentielle Ionisationsenergie verbraucht und ein positiv geladenes Metallion wird erzeugt, das als "Kation" bezeichnet wird. Bei Nichtmetallen, die nur ein oder zwei Elektronen benötigen, um ihr höchstes Energieniveau auszufüllen, neigen diese Elemente dazu, Elektronen aufzunehmen. Das neutrale Atom setzt die Elektronenaffinitätsenergie frei, um Elektronen anzuziehen und ein negativ geladenes Nichtmetallion namens "Anion" zu erzeugen. Wenn sich Metallionen mit Nichtmetallionen verbinden, entsteht eine ionische Verbindung, die durch starke elektrostatische Kräfte, sogenannte Ionenbindungen, zusammengehalten wird.
