Ion
Ketika menulis rumus kimia sebuah ion, muatan nettonya ditulis sebagai superskrip di belakang struktur kimia molekul/atom. Jika muatan netto lebih dari 1, maka nilainya ditulis sebelum tanda; yaitu, untuk kation bermuatan ganda ditulis sebagai 2+ dan bukan +2. Untuk muatan tunggal, nilainya tidak perlu ditulis, misalnya kation natrium ditulis sebagai Na+ dan bukan bukan Na1+.
Cara alternatif (dan dapat diterima) untuk menunjukkan molekul/atom dengan muatan banyak adalah dengan menuliskan tandanya beberapa kali, ini sering terlihat pada logam transisi. Kimiawan kadang-kadang melingkari tanda muatannya; ini semata-mata kosmetik dan tidak memberikan makna kimia apa-apa. Ketiga penulisan Fe2+ yang ditunjukkan pada gambar adalah ekivalen.
Ion monoatomik kadang-kadang ditulis dengan angka Romawi; misalnya, Fe2+ kadang-kadang ditulis sebagai Fe (II) atau FeII. Bilangan Romawi menunjukkan keadaan oksidasi formal suatu unsur, sementara angka superskrip menunjukkan muatan bersih atau muatan netto. Bagaimanapun, kedua notasi tersebut untuk ion monoatomik adalah sama, tetapi angka Romawi
tidak dapat digunakan untuk ion poliatomik. Namun, dimungkinkan untuk mencampur notasi untuk pusat logam dengan kompleks poliatomik, seperti ditunjukkan dalam contoh ion uranil.
Jika suatu ion mengandung elektron bebas, ia disebut ion radikal. Seperti radikal tak bermuatan, ion radikal sangat reaktif. Ion poliatomik yang mengandung oksigen, seperti karbonat dan sulfat, disebut oksianion (oxyanion). Ion molekular yang mengandung sekurang-kurangnya satu ikatan karbon-hidrogen disebut ion organik. Jika muatan dalam ion organik secara formal terpusat pada suatu karbon, maka ia disebut karbokation (jika bermuatan positif) atau karbanion (jika bermuatan negatif).
Ion monoatomik terbentuk karena atom memperoleh atau kehilangan elektron pada kelopak valensinya (kulit elektron paling luar). Cangkang bagian dalam atom diisi dengan elektron yang terikat erat dengan inti atom yang bermuatan positif, sehingga tidak berpartisipasi dalam interaksi kimia seperti ini. Proses mendapatkan atau kehilangan elektron dari atom atau molekul netral disebut ionisasi.
Atom dapat terionisasi dengan bombardir menggunakan radiasi, tetapi proses ionisasi yang lebih umum dalam ilmu kimia adalah perpindahan elektron antar atom atau molekul. Perpindahan ini biasanya dipicu oleh pembentukan konfigurasi elektron yang stabil ("cangkang tertutup"). Atom akan menerima atau melepas elektron tergantung aksi mana yang energinya lebih rendah.
Sebagai contoh, sebuah atom natrium, Na, memiliki sebuah elektron pada kelopak valensinya, mengitari 2 kelopak stabil yan masing-masing berisi 2 dan 8 elektron. Oleh karena kelopak yang terisi penuh ini sangat stabil, maka atom natrium cenderung kehilangan kelebihan elektronnya dan memperoleh konfigurasi stabil, menjadi kation natrium melalui proses
Sebaliknya, sebuah atom klorin, Cl, memiliki 7 elektron pada kelopak valensinya, hanya kekurangan satu elektron untuk terisi penuh 8 elektron dan menjadi stabil. Oleh karena itu, atom klorin cenderung menerima kelebihan elektron dan memperoleh konfigurasi stabil 8 elektron, menjadi anion klorida melalui proses:
Kecenderungan ini yang menyebabkan natrium dan klorin mengalami reaksi kimia, yang mana "kelebihan" elektron dipindahkan dari natrium ke klorin, membentuk kation natrium dan anion klorida. Dengan muatan yang berlawanan, kation dan anion ini membentuk ikatan ionik dan bergabung untuk membentuk natrium klorida, NaCl, yang lebih umum dikenal sebagai garam dapur.
Ion poliatomik dan molekular seringkali terbentuk karena menerima atau kehilangan ion elemental seperti proton, H+, dalam molekul netral. Sebagai contoh, ketika amonia, NH 3, menerima proton, H+-suatu proses yang disebut protonasi-ia membentuk ion amonium, NH+ 4. Amonia dan amonium memiliki jumlah elektron yang sama, begitu pula konfigurasi elektronnya, tetapi amonium memiliki kelebihan proton yang menjadikannya bermuatan positif.
Amonia dapat juga kehilangan sebuah elektron sehingga bermuatan positif, membentuk ion NH•+ 3. Namun, ion ini tidak stabil, karena memiliki kelopak valensi yang tidak lengkap di sekeliling atom nitrogen, sehingga membuatnya menjadi ion radikal yang sangat reaktif.
Mengingat ion radikal tidak stabil, ion poliatomik dan molekular biasanya terbentuk melalui penangkapan atau pelepasan ion elemental seperti H+, dan bukannya menangkap atau melepas elektron. Hal ini memungkinkan molekul memiliki konfigurasi elektron yang stabil meskipun muatan listriknya berubah.
Energi yang dibutuhkan untuk melepaskan sebuah elektron pada tingkat energi terendahnya dari suatu atom atau molekul gas dengan muatan listrik paling sedikit disebut potensial ionisasi, atau energi ionisasi. Energi ionisasi ke n suatu atom adalah energi yang diperlukan untuk membebaskan elektron ke n setelah elektron n  1 pertama telah dilepaskan.
Setiap energi ionisasi yang berturut-turut lebih besar daripada yang terakhir. Kenaikan yang sangat besar terjadi setelah blok orbital atom apapun kehabisan elektron. Berdasarkan alasan ini, ion cenderung terbentuk dengan cara yang meninggalkan blok dengan orbital penuh. Misalnya, natrium memiliki satu elektron valensi pada kelopak terluarnya, sehingga bentuk
terionisasi biasanya dijumpai dengan kehilangan satu elektron, sebagai Na+. Di sisi lain tabel periodik, klorin memiliki tujuh elektron valensi, sehingga dalam bentuk terionisasi biasanya dijumpai dengan kelebihan satu elektron, sebagai Cl. Sesium memiliki energi ionisasi terendah dari semua unsur sementara helium yang tertinggi. Secara umum, energi
ionisasi logam jauh lebih rendah daripada energi ionisasi nonlogam, sehingga, secara umum, logam akan kehilangan elektron membentuk ion bermuatan positif, sementara nonlogam akan memperoleh elektron membentuk ion bermuatan negatif.
Ikatan ionik adalah suatu ikatan kimia yang muncul dari tarik menarik antara ion-ion yang bermuatan berlawanan. Ion dengan muatan sejenis saling tolak menolak, sedangkan yang bermuatan berlawanan saling tarik menarik. Oleh karena itu, ion biasanya tidak berdiri sendiri, tapi terikat dengan ion yang bermuatan berlawanan membentuk kisi kristal. Senyawa
yang terbentuk disebut senyawa ionik, dan terikat oleh ikatan ionik. Dalam senyawa ionik terdapat jarak karakteristik antara ion-ion yang bertetangga, yang merupakan sumber penentuan ekstensi spasial dan jari-jari ion ion individu.
Jenis ikatan ionik yang paling umum terlihat pada senyawa logam dan nonlogam (kecuali gas mulia, yang jarang membentuk senyawa kimia). Logam dikarakterisasi dengan memiliki sejumlah kecil elektron yang melebihi konfigurasi elektronik kelopak tertutup yang stabil. Dengan demikian, mereka memiliki kecenderungan kehilangan elektron ekstra ini untuk mencapai konfigurasi yang stabil. Sifat ini
dikenal sebagai elektropositivitas. Nonlogam, sebaliknya, dicirikan memiliki konfigurasi elektron kekurangan sedikit elektron untuk mencapai konfigurasi stabil. Oleh karena itu, mereka memiliki kecenderungan untuk menarik elektron untuk mencapai konfigurasi stabil. Kecenderungan ini dikenal sebagai elektronegativitas. Ketika logam yang sangat elektropositif digabungkan dengan nonlogam yang sangat elektronegatif,
kelebihan elektron dari atom logam dipindahkan ke atom logam yang kekurangan elektron. Reaksi ini menghasilkan kation logam dan anion nonlogam, yang saling tertarik satu sama lain membentuk garam.
Pengion udara (Air ionizer) Aurora Detektor ionisasi gas (Gaseous ionization detector) Bekas ion (Ion beam) Pertukaran ion Radiasi pengion (Ionizing radiation) Daftar keadaan oksidasi unsur kimia Daya penghenti partikel radiasi (Stopping power of radiation particles) Ioliomik (Ioliomics)