Un ion este un atom sau o moleculă cu mai mulți sau mai puțini electroni decât de obicei, dându-i o sarcină electrică pozitivă sau negativă. Deoarece un ion „dorește” să devină neutru prin dobândirea sau pierderea de electroni suplimentari, are caracteristici chimice interesante. Ionii vin de obicei sub formă de soluții. Există trei tipuri – anioni, care sunt încărcați negativ, cationi, care sunt încărcați pozitiv și radicali, sau ioni radicali, care sunt foarte reactivi datorită cantității mari de electroni liberi.
O soluție de ioni este creată de obicei atunci când anumite molecule, cum ar fi sarea, sunt dizolvate în apă. Interacțiunile dintre moleculele de dizolvat și de solvent disociază moleculele slab legate, cum ar fi sarea, în doi sau mai mulți ioni. Când sarea este pusă în apă, se descompune în ioni de sodiu și clorură, ambii esențiali pentru viața umană. Dacă o persoană este lipsită de sare pentru prea mult timp, în cele din urmă va muri. Alți ioni esențiali pentru viață (numiți electroliți) sunt potasiu (K+), calciu (Ca2+), magneziu (Mg2+), hidrogen fosfat (HPO42−) și hidrogen carbonat (HCO3−).
Alte soluții de ioni în afară de sărurile dizolvate sunt acizii și bazele. De exemplu, acidul clorhidric se formează atunci când acidul clorhidric este dizolvat în apă. Clorura de hidrogen se rupe în doi ioni, H+ și Cl−. H+ reacționează cu apa pentru a produce H3O+, ion de hidroniu, în timp ce clorul rămâne ca un ion de clorură. Deoarece procesul de ionizare este complet, acidul clorhidric este numit acid puternic. Puterea acizilor este măsurată prin câți ioni H+ au – acid clorhidric mulți, deci este foarte acid. De fapt, acidul clorhidric se poate dizolva prin sticlă și prin toate metalele, cu excepția iridiului, deși viteza sa de coroziune este lentă.
O altă categorie de soluții ionice sunt bazele. În loc să fie măsurată prin concentrația de ioni de hidrogen, o bază este măsurată prin concentrația sa de ioni de hidroxid (OH-). Un exemplu de bază este hidroxidul de potasiu, care este precursorul chimic al majorității săpunurilor moi și lichide. Când este dizolvat în apă, hidroxidul de potasiu produce o soluție alcalină puternică. Un alcali este un tip de bază. Hidroxidul de potasiu are o serie de proprietăți chimice interesante – una dintre ele este natura sa higroscopică (care atrage apa), ceea ce îl face un desicant puternic. Când reacționează cu apa, reacția este exotermă, adică generează căldură semnificativă.
Ultimul grup major de ioni sunt ionii radicali, sau doar radicalii. Exemple de radicali includ superoxidul (O2-), pe care sistemul imunitar îl folosește pentru a ucide microorganismele invadatoare și oxidul nitric, pe care organismul îl folosește ca o moleculă importantă de semnalizare. La fel ca acizii și bazele, radicalii sunt foarte reactivi și au o serie de aplicații în chimie. Un aspect nefericit al radicalilor este că urmele din organism tind să descompună țesuturile în timp, contribuind la îmbătrânire.