Jony dodatnie i ujemne powstają w wyniku pozyskania lub utraty elektronów z neutralnych atomów. Elementy metalowe wytwarzają jony naładowane dodatnio, tracąc elektrony, podczas gdy pierwiastki niemetaliczne wytwarzają ujemnie naładowane jony dzięki elektronom.
Wewnątrz atomu każdego elementu znajdują się sub-cząstki. Proton przenosi ładunek dodatni, elektron przenosi ładunek ujemny, a neutron nie przenosi ładunku. W atomie neutralnym liczba protonów jest równa liczbie elektronów, neutralizując w ten sposób wszystkie ładunki. Jednak atomy mają tendencję do utracania lub pozyskiwania elektronów w celu stabilizacji ich struktur elektronicznych, co ma miejsce tylko wtedy, gdy ich najwyższy poziom energii jest całkowicie zajęty lub pozbawiony elektronów.
Ze względu na niewielką liczbę elektronów obecnych na najbardziej zewnętrznym poziomie energetycznym metali, pierwiastki te są skłonne oddać swoje elektrony, aby osiągnąć stabilność. Kiedy elektrony są usuwane z neutralnego atomu, energia potencjalna jonizacji zostaje wydatkowana i powstaje naładowany dodatnio jon metalu, określany jako "kation". W przypadku niemetali, które wymagają tylko jednego lub dwóch elektronów, aby wypełnić swój najwyższy poziom energii, elementy te mają tendencję do przyjmowania elektronów. Neutralny atom uwalnia energię powinowactwa elektronów, aby przyciągać elektrony i wytwarza ujemnie naładowany niemetalowy jon zwany "anionem". Kiedy jony metali łączą się z jonami niemetalicznymi, powstaje związek jonowy, który jest utrzymywany razem przez silne siły elektrostatyczne zwane wiązaniami jonowymi.
