Gli atomi sono neutri perché hanno lo stesso numero di particelle cariche positivamente, protoni e particelle caricate negativamente, elettroni. La quantità di carica in un singolo protone è uguale alla quantità di carica posseduta da un elettrone singolo. Gli atomi hanno anche un altro tipo di particella nel nucleo chiamato neutroni che non hanno carica. Protoni e neutroni hanno massa uguale, mentre gli elettroni hanno una massa considerata pari a zero.
Tutti gli atomi sono neutri alle condizioni normali. Ma quando sono eccitati, gli atomi possono avere un numero ineguale di elettroni e protoni. A quella condizione, gli atomi sono indicati come ioni piuttosto che atomi. Quando contiene meno elettroni di protoni, l'atomo è chiamato cationo o ione caricato positivamente. Viceversa, quando contiene più elettroni di protoni, l'atomo è chiamato anione o ione con carica negativa. Il numero di elettroni che circondano il nucleo determina se un atomo è elettricamente carico o neutro. Mentre gli elettroni sono attratti dai protoni del nucleo, l'aggiunta di energia a un atomo può convincere gli elettroni a lasciare un atomo, il che lo rende un ione. Senza la formazione di ioni, non è possibile formare legami atomici, specialmente legami ionici.
