Un atome de chlore possède 17 protons et 17 électrons. Il lui manque un électron pour compléter sa couche externe. Lorsqu'il acquiert cet électron, il devient un ion chlorure, avec 17 protons et 18 électrons. Cet électron supplémentaire lui confère une charge négative. Un ion chargé négativement est appelé anion. Ce nom provient du grec et signifie « monter », car les anions migrent vers l'anode lors de l'électrolyse.

Les anions se forment lorsque les atomes gagnent des électrons. Les non-métaux ont tendance à former des anions car leur couche électronique externe est presque saturée et ils gagnent des électrons plus facilement qu'ils n'en perdent. L'oxygène forme l'anion oxyde, O²⁻. Le soufre forme l'anion sulfure, S²⁻. L'azote forme l'anion nitrure, N³⁻. La charge dépend du nombre d'électrons nécessaires à l'atome pour atteindre une configuration électronique stable.

Les anions polyatomiques sont des groupements d'atomes portant une charge négative nette. Les ions nitrate (NO₃⁻), sulfate (SO₄²⁻), carbonate (CO₃²⁻) et phosphate (PO₄³⁻) en sont des exemples courants. Ce sont des unités stables qui portent une charge et participent collectivement aux réactions chimiques. Ils sont essentiels en biologie, dans l'industrie et en chimie environnementale.

Les anions sont omniprésents. Le sel de table est composé de cations sodium et d'anions chlorure. Le bicarbonate de soude est composé de cations sodium et d'anions bicarbonate. L'équilibre entre cations et anions dans une solution détermine sa conductivité électrique et son pH. Dans le corps humain, cet équilibre assure la stabilité hydrique, le bon fonctionnement du système nerveux et l'homéostasie acido-basique.