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Les atomes sont les plus petites particules qui conservent encore les propriétés chimiques d'un élément. Ils sont constitués de particules subatomiques appelées neutrons, électrons et protons. Les ions sont des atomes ou des groupes d'atomes chargés. Les ions peuvent être chargés positivement ou négativement. Les ions chargés positivement sont appelés cations. Les ions chargés négativement sont appelés anions.
Les atomes constituent des éléments en fonction du nombre de protons qu'ils possèdent. Les charges ioniques sont attribuées en fonction du nombre d'électrons d'un ion.
L'atome
Les éléments sont des substances fondamentales, constituées d'atomes, qui ne peuvent pas être modifiés chimiquement ni décomposés davantage. Les atomes sont constitués d'un noyau et d'électrons orbitaux. Le noyau est composé de protons et de neutrons. Les protons sont de petites particules ayant une charge légèrement positive. Les neutrons ont à peu près la même taille que les protons. Ils n'ont aucun frais. Les électrons sont très petits, voire plus petits que les protons et les neutrons. Les électrons ont une charge légèrement négative. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome détermine l'élément de l'atome. Le nombre d'électrons, en particulier les électrons de valence, en orbite autour du noyau, détermine le degré de réactivité de l'atome.
Électrons de valence
Les électrons gravitent autour du noyau des atomes car ils sont attirés par les protons chargés positivement. Ils ne collent pas au noyau car ils sont repoussés par les charges négatives des autres électrons. Les électrons ont tendance à orbiter en couches appelées coquilles. Chaque coquille est "remplie" lorsqu'elle contient un octet de huit électrons. La coque la plus externe contient les électrons de valence. Les électrons de valence déterminent la réactivité d'un élément. Les atomes d'éléments différents ont un nombre d'électrons différent. Le nombre d'électrons de valence d'un atome peut être déterminé à l'aide du tableau périodique. Le tableau périodique comporte huit colonnes et les éléments sont organisés dans l'une des huit colonnes. Le nombre d'électrons de valence dans un élément correspond à sa colonne, allant de un à huit. Les gaz rares de la huitième colonne ont un octet entier d'électrons de valence et ne sont pas très réactifs.
Octets complets
Les gaz rares sont très stables car ils ont une enveloppe extérieure complète. La plupart des éléments, à l'exception des métaux lourds, des lanthanides et des actinides, suivent la règle de l'octet. La règle de l'octet stipule que les éléments ont tendance à subir des réactions qui aboutissent à une couche de valence complète. Les atomes à coquille externe complète ne sont pas très réactifs car ils sont stables sur le plan énergétique. Les atomes échangent des électrons pour augmenter la stabilité.
Transfert électronique
Les ions se forment lorsque les atomes transfèrent des électrons. Tous les atomes "veulent" avoir un octet complet d'électrons dans leurs couches les plus externes. Les atomes à sept électrons de valence voudront gagner un électron pour en avoir huit au total. Il est plus facile d’en gagner un que d’en perdre sept. Les atomes à un électron de valence veulent perdre un électron pour tomber dans une coquille complète. Il est plus facile d'en perdre un que d'en gagner sept. Les électrons ont une charge négative, de sorte que les atomes qui gagnent un électron pour compléter leur octet acquièrent également une charge négative et deviennent des anions. Les atomes qui perdent un électron perdent une charge négative et deviennent des cations. Les atomes qui perdent ou gagnent plusieurs électrons perdent ou gagnent plusieurs charges.