Os íons positivos e negativos são formados ao ganhar ou perder elétrons de átomos neutros. Os elementos metálicos produzem íons carregados positivamente ao perder elétrons, enquanto os elementos não metálicos produzem íons carregados negativamente ao ganhar elétrons.
Dentro do átomo de cada elemento existem subpartículas. Um próton carrega uma carga positiva, um elétron carrega uma carga negativa e um nêutron não carrega nenhuma carga. Em um átomo neutro, o número de prótons é igual ao número de elétrons, neutralizando assim todas as cargas. No entanto, os átomos têm a tendência de perder ou ganhar elétrons para estabilizar suas estruturas eletrônicas, o que só ocorre quando seu nível de energia mais alto está totalmente ocupado ou vazio de elétrons.
Devido ao pequeno número de elétrons presentes no nível de energia mais externo dos metais, esses elementos tendem a ceder seus elétrons para atingir a estabilidade. Quando os elétrons são removidos de um átomo neutro, a energia potencial de ionização é gasta e um íon metálico carregado positivamente é produzido, conhecido como um "cátion". No caso de não metais, que requerem apenas um ou dois elétrons para preencher seu nível de energia mais alto, esses elementos tendem a aceitar elétrons. O átomo neutro libera a energia de afinidade do elétron para atrair elétrons e produzir um íon não-metal carregado negativamente chamado de "ânion". Quando íons metálicos se combinam com íons não metálicos, um composto iônico é formado, que é mantido unido por fortes forças eletrostáticas chamadas ligações iônicas.
