Joniska molekyler består av flera atomer som har ett elektronnummer som skiljer sig från deras grundstatus. När en metallatom förbinder med en icke-metallisk atom, förlorar metallatomen vanligtvis en elektron till nonmetallatomen. Detta kallas en jonbindning. Att detta händer med föreningar av metaller och icke-metaller är ett resultat av två periodiska egenskaper: joniseringsenergi och elektronaffinitet.

Metaller och nonmetals

Metallerna i det periodiska bordet innehåller alla element i grupper en till tre förutom väte, liksom några andra element från tabellernas nedre högra delar. Nonmetalerna innehåller däremot alla element i grupper sju och åtta, liksom några andra element från grupper fyra, fem och sex.

Ionisering Energi

​​Joniseringsenergin av ett element beskriver mängden energi som behövs för att en atom ska förlora en elektron. Metaller tenderar att ha låga joniseringsenergier. Det betyder att de är "villiga" att bli av med en elektron i en kemisk reaktion. Många nonmetaler har å andra sidan höga joniseringsenergier, vilket innebär att de är mindre villiga att förlora en elektron i en reaktion.

Elektronaffinitet

Elektronaffinitet är förändringen i energi när en neutral atom av ett element får en elektron. Vissa atomer är mer villiga att få elektroner än andra. Metaller har en liten elektronaffinitet och accepterar därför inte elektroner. Många nonmetals har å andra sidan stora elektronaffärer; de släpper ut en större mängd energi vid att acceptera elektroner. Det betyder att nonmetalerna är mycket mer villiga att acceptera elektroner än metallerna är. Detta motsvarar deras positioner i det periodiska tabellen. De reaktiva metallerna ligger nära grupp åtta element, som har hela yttersta elektronskal. Gruppens åtta element är mycket stabila. Därför är en nonmetal som är en eller två elektroner bort från ett helt elektronskal, angelägen om att få dessa elektroner och nå ett stabilt tillstånd.

Bondtyper och elektronegativitet

Begreppen joniseringsenergi och elektronaffinitet kombineras i en tredje periodisk trend som kallas elektronegativitet. Elektronegativitetsskillnader mellan element beskriver typen av bindningar mellan atomerna. Om elektronegativitetsskillnaderna är mycket små är bindningarna kovalenta. Om elektronegativitetsskillnaderna är stora är bindningarna joniska. Elektronegegativitetsskillnaderna mellan metaller och de flesta nonmetaller är höga. Därför har bindningarna en jonisk karaktär. Detta är meningsfullt med avseende på joniseringsenergi och elektronaffinitet; metallatomerna är villiga att förlora elektroner, och de nonmetala atomer är villiga att få dem.