原子是由原子核和核外电子组成，原子核带正电荷，绕核运动的电子带负电荷，原子的核电荷数与核外壳层电子数相等，因此原子显电中性，如果原子从外获得的能量超过某个壳层电子的结合能，那么这个电子就可脱离原子核的引力场范围成为自由电子．当原子失去一个或多个电子时，核电荷数多于核外壳层电子数，这时原子就变成带正电荷的离子．同样某些元素的原子能粘上一个电子，使得核外壳层电子总数大于核电荷数，此时原子变成带负电荷的负离子．在多数情形下，原子失去电子变成正离子，在绝对温度不为零的任何气体中都有一定数量的原子被电离，在气体放电过程中以及受控聚变装置产生的高温等离子体中，有大量的工作气体原子和杂质原子的壳层电子被剥离成为离子，例如氧原子，若失去一个电子记作OⅡ，若失去两电子记作OⅢ以此类推，此外以离子键组的化合物，如可溶于水的酸、碱、盐，在它们的水溶液中存在着大量的正负离子．