Un atome est neutre lorsqu'il possède un nombre égal de protons et d'électrons. Si l'on ajoute ou retire un électron, cet équilibre se modifie. L'atome devient alors un ion, c'est-à-dire un atome ou une molécule portant une charge électrique nette. En perdant un électron, on obtient un cation chargé positivement. En gagnant un électron, on obtient un anion chargé négativement. Les ions sont omniprésents : dans l'eau de mer, dans le sang, dans l'air, dans les roches.

Les ions se forment lorsque les atomes gagnent ou perdent des électrons pour atteindre une configuration électronique stable, généralement une couche externe complète. Les métaux ont tendance à perdre des électrons et à former des cations. Les non-métaux ont tendance à gagner des électrons et à former des anions. La charge est déterminée par le nombre d'électrons gagnés ou perdus. Le sodium perd un électron et devient Na⁺. Le chlore en gagne un et devient Cl⁻. Le magnésium en perd deux et devient Mg²⁺. L'oxygène en gagne deux et devient O²⁻.

Les ions polyatomiques sont des groupements d'atomes possédant une charge électrique nette. Les ions nitrate (NO₃⁻), sulfate (SO₄²⁻), phosphate (PO₄³⁻) et ammonium (NH₄⁺) en sont des exemples courants. Ils se comportent comme des entités uniques lors des réactions chimiques. Ils sont essentiels en biologie, dans l'industrie et en chimie environnementale.

Les ions conduisent l'électricité en solution. Ils constituent la base des électrolytes, essentiels au fonctionnement nerveux, à la contraction musculaire et à l'équilibre hydrique. Ils forment des liaisons ioniques, créant ainsi des sels et des cristaux. Ils interviennent dans les réactions acido-basiques, les réactions d'oxydoréduction et la précipitation. L'ion est un concept fondamental en chimie.