Ion je atom ili molekula s više ili manje elektrona nego inače, što mu daje pozitivan ili negativan električni naboj. Budući da ion “želi” postati neutralan stjecanjem ili gubljenjem dodatnih elektrona, on ima zanimljive kemijske značajke. Ioni obično dolaze u obliku otopina. Postoje tri vrste – anioni, koji su negativno nabijeni, kationi, koji su pozitivno nabijeni, i radikali, ili radikalni ioni, koji su vrlo reaktivni zbog velike količine slobodnih elektrona.
Ionska otopina se obično stvara kada se određene molekule, kao što je sol, otopi u vodi. Interakcije između molekula otopljene tvari i otapala razdvajaju slabo vezane molekule, poput soli, na dva ili više iona. Kada se sol stavi u vodu, ona se razgrađuje u natrijeve i kloridne ione, od kojih su oba bitna za ljudski život. Ako je osoba predugo lišena soli, na kraju će umrijeti. Ostali životno esencijalni ioni (nazvani elektroliti) su kalij (K+), kalcij (Ca2+), magnezij (Mg2+), hidrogen fosfat (HPO42−) i hidrogenkarbonat (HCO3−).
Ostale otopine iona osim otopljenih soli su kiseline i baze. Na primjer, klorovodična kiselina nastaje kada se klorovodik otopi u vodi. Klorovodik se raspada na dva iona, H+ i Cl−. H+ reagira s vodom i proizvodi H3O+, hidronijev ion, dok klor ostaje kao kloridni ion. Budući da je proces ionizacije završen, klorovodična kiselina se naziva jakom kiselinom. Jačina kiselina se mjeri po tome koliko H+ iona imaju — klorovodične kiseline mnogo, pa je vrlo kisela. Zapravo, klorovodična kiselina može se otopiti kroz staklo i sve metale osim iridija, iako je njena brzina korozije spora.
Druga kategorija ionskih otopina su baze. Umjesto da se mjeri koncentracijom vodikovih iona, baza se mjeri koncentracijom hidroksidnih iona (OH-). Jedan primjer baze je kalijev hidroksid, koji je kemijski prekursor većine mekih i tekućih sapuna. Kad se otopi u vodi, kalijev hidroksid stvara jaku lužnatu otopinu. Alkalija je vrsta baze. Kalijev hidroksid ima niz zanimljivih kemijskih svojstava – jedno od njih je njegova higroskopna priroda (privlači vodu), što ga čini snažnim sredstvom za sušenje. Kada reagira s vodom, reakcija je egzotermna, što znači da stvara značajnu toplinu.
Posljednja velika skupina iona su radikalni ioni ili samo radikali. Primjeri radikala uključuju superoksid (O2-), koji imunološki sustav koristi za ubijanje invazivnih mikroorganizama, i dušikov oksid, koji tijelo koristi kao važnu signalnu molekulu. Poput kiselina i baza, radikali su vrlo reaktivni i imaju brojne primjene u kemiji. Jedan nesretan aspekt radikala je da količine u tragovima u tijelu s vremenom razgrađuju tkiva, pridonoseći starenju.