Ioni on atomi tai molekyyli, jossa on enemmän tai vähemmän elektroneja kuin tavallisesti, mikä antaa sille positiivisen tai negatiivisen sähkövarauksen. Koska ioni “haluaa” tulla neutraaliksi hankkimalla tai menettämällä lisää elektroneja, sillä on mielenkiintoisia kemiallisia ominaisuuksia. Ionit tulevat yleensä ratkaisujen muodossa. On olemassa kolme tyyppiä – negatiivisesti varautuneet anionit, positiivisesti varautuneet kationit ja radikaalit tai radikaali -ionit, jotka ovat erittäin reaktiivisia, koska niillä on suuri määrä vapaita elektroneja.
Ioniliuos syntyy tyypillisesti, kun tietyt molekyylit, kuten suola, liuotetaan veteen. Liuotetun aineen ja liuotinmolekyylien väliset vuorovaikutukset erottavat heikosti sidotut molekyylit, kuten suola, kahteen tai useampaan ioniin. Kun suola laitetaan veteen, se hajoaa natrium- ja kloridi -ioneiksi, jotka molemmat ovat välttämättömiä ihmisen elämälle. Jos ihmiseltä puuttuu suola liian kauan, hän kuolee lopulta. Muita elämän kannalta välttämättömiä ioneja (kutsutaan elektrolyytteiksi) ovat kalium (K+), kalsium (Ca2+), magnesium (Mg2+), vetyfosfaatti (HPO42−) ja vetykarbonaatti (HCO3−).
Muita ioniliuoksia liuenneiden suolojen lisäksi ovat hapot ja emäkset. Esimerkiksi suolahappoa muodostuu, kun kloorivety liuotetaan veteen. Kloorivety hajoaa kahteen ioniin, H+ ja Cl−. H+ reagoi veden kanssa muodostaen H3O+, hydronium -ionin, kun taas kloori pysyy kloridi -ionina. Koska ionisaatioprosessi on valmis, suolahappoa kutsutaan vahvaksi hapoksi. Happojen vahvuus mitataan siitä, kuinka monta H+ -ionia niissä on – suolahappoa monta, joten se on erittäin hapan. Itse asiassa suolahappo voi liueta lasin ja kaikkien metallien läpi iridiumia lukuun ottamatta, vaikka sen korroosionopeus on hidas.
Toinen ioniliuoksen luokka on emäkset. Sen sijaan, että mitattaisiin vetyionien pitoisuudella, emäs mitataan hydroksidi-ionien (OH-) pitoisuudellaan. Yksi esimerkki emäksestä on kaliumhydroksidi, joka on useimpien pehmeiden ja nestemäisten saippuoiden kemiallinen edeltäjä. Kun liuotetaan veteen, kaliumhydroksidi tuottaa vahvan alkaliliuoksen. Alkali on eräänlainen emäs. Kaliumhydroksidilla on useita mielenkiintoisia kemiallisia ominaisuuksia-yksi niistä on sen hygroskooppinen (vettä houkutteleva) luonne, mikä tekee siitä tehokkaan kuivausaineen. Kun se reagoi veden kanssa, reaktio on eksoterminen, eli se tuottaa merkittävää lämpöä.
Viimeinen suuri ioniryhmä ovat radikaali -ioneja tai vain radikaaleja. Esimerkkejä radikaaleista ovat superoksidi (O2-), jota immuunijärjestelmä käyttää hyökkäävien mikro-organismien tappamiseen, ja typpioksidi, jota keho käyttää tärkeänä signalointimolekyylinä. Kuten hapot ja emäkset, radikaalit ovat erittäin reaktiivisia ja niillä on useita sovelluksia kemiassa. Yksi valitettava osa radikaaleja on se, että pienillä määrillä kehossa on tapana hajottaa kudoksia ajan myötä ja edistää ikääntymistä.