În interiorul atomului fiecărui element sunt sub-particule. Un proton poartă o sarcină pozitivă, un electron poartă o sarcină negativă, iar un neutron nu are nicio sarcină. Într-un atom neutru, numărul de protoni este egal cu numărul de electroni, neutralizând astfel toate încărcăturile. Cu toate acestea, atomii au tendința de a pierde sau de a câștiga electroni pentru a-și stabiliza structurile electronice, care apar doar atunci când nivelul lor maxim de energie este ocupat în totalitate sau este gol de electroni.
Datorită numărului mic de electroni prezenți la nivelul energiei extreme a metalelor, aceste elemente sunt înclinați să renunțe la electronii lor pentru a obține stabilitate. Când electronii sunt îndepărtați de la un atom neutru, energia potențială de ionizare este consumată și se produce un ion metalic încărcat pozitiv, denumit "cation". În cazul ne-metalelor, care necesită doar unul sau doi electroni pentru a-și umple nivelul maxim de energie, aceste elemente tind să accepte electroni. Atomul neutru eliberează energia de afinitate electronică pentru a atrage electroni și produce un ion nemetal încărcat negativ numit "anion". Când ionii metalici se combină cu ionii nemetalici, se formează un compus ionic, care este menținut împreună de forțe electrostatice puternice numite legături ionice.
