Un ion es un átomo o grupo de átomos en el que el número de electrones es diferente del número de protones. Si el número de electrones es menor que el número de protones, la partícula es un ion positivo, también llamado catión. Si el número de electrones es mayor que el número de protones, la partícula es un ion negativo, también llamado anión.
Cuando a un átomo de un elemento le falta un electrón, se coloca un signo más después de su símbolo químico como superíndice para indicar ese hecho. Por ejemplo, un átomo de carbono con 5 electrones (el núcleo tiene 6 protones) se simboliza C +. Si el elemento tiene 2 o más electrones cortos, también se coloca un número en el superíndice, directamente antes del signo más, para indicar el alcance de la deficiencia de electrones. Por lo tanto, un átomo de carbono con 4 electrones se simboliza C 2+, y un átomo de carbono con 3 electrones se simboliza C 3+.
Si un átomo de un elemento tiene un exceso de un electrón, se coloca un signo menos después de su símbolo químico como superíndice. Si hay 2 o más electrones adicionales, se incluye un número para indicar la extensión del excedente de electrones. Un átomo de oxígeno con 9 electrones (el núcleo tiene 8 protones) se simboliza O -. Un átomo de oxígeno con 10 electrones se simboliza O 2-, y un átomo de oxígeno con 11 electrones se simboliza O 3-.
Se puede ionizar tanto un compuesto como un átomo individual. Un ejemplo común es el nitrato, que consta de un átomo de nitrógeno y 3 átomos de oxígeno (NO 3) en forma de anión; esto se simboliza NO 3 - porque normalmente tiene un excedente de un solo electrón. Otro ejemplo es el sulfato, que consta de un átomo de azufre y 4 átomos de oxígeno (SO 4), que se presenta con un exceso de 2 electrones y se simboliza SO 4 2-.
Las sustancias ionizadas a menudo se comportan de manera diferente a cuando no están ionizadas. Un fenómeno común es que un aislante eléctrico (no conductor) se vuelva eléctricamente conductor cuando está ionizado. En la atmósfera superior de la Tierra, la radiación ultravioleta del Sol provoca la ionización de ciertos gases. Como resultado, las ondas electromagnéticas pueden refractarse y cambiar su polarización a ciertas frecuencias cuando las ondas pasan a través de los gases. Esto hace posible la comunicación por radio a larga distancia, sin la ayuda de satélites, en algunas frecuencias. La ionización se produce en capas que, en conjunto, forman la ionosfera de la Tierra.