Ein Ion ist ein nicht neutrales Atom oder eine Ansammlung von Atomen, die als Einheit fungieren. Besitzt das Ion ein Elektronendefizit, handelt es sich um ein „Kation“, bei einem Elektronenüberschuss handelt es sich um ein „Anion“. Wenn Sauerstoff Teil des Kations ist, handelt es sich um ein Oxykation – zum Beispiel Uranyl (UO2)+2. Wenn Sauerstoffatome Teil des Anions sind, ist es alternativ ein Oxyanion, wie in Nitrat (-NO3)-1. Selten sind beide Ionen mit Sauerstoff angereichert und haben sowohl ein Oxykation als auch ein Oxyanion. Eines der bekannteren Beispiele hierfür ist Uranylnitrat (UO2)(NO3)2.
Es gibt zahlreiche Varianten von Oxyanion. Darunter sind Sulfat (SO4)-2, Acetat (CH3COO)-1 und Tellurit (TeO3)-2. Andere Arten von Oxyanionen sind Perchlorat (ClO4)-1, Phosphat (PO4)-3 und Nitrat (NO3)-1.
Ein Oxyanion kann normalerweise als entsprechende Säure geschrieben werden, von der es abgeleitet ist. In diesem Fall haben wir Schwefel-, Essig-, Tellur-, Perchlor- und Salpetersäure. Die Entfernung von Wasser aus diesen Säuren ergibt die Anhydride – Schwefeltrioxid, Essigsäureanhydrid, Tellurdioxid, Chlorheptoxid, Phosphorpentoxid und Stickstoffpentoxid. Bemerkenswerterweise bestehen anorganische Oxyanionen oft aus Sauerstoff plus einem Nichtmetall wie Schwefel, Stickstoff oder Phosphor; sie können aber auch aus einem Metall und Sauerstoff bestehen.
Zwei metallhaltige Oxyanion-Spezies sind Dichromat und Permanganat. Kaliumdichromat (K2Cr2O7) wird häufig in organisch-chemischen Reaktionen als Oxidationsmittel verwendet; Kaliumpermanganat (KMnO4) ist ein noch stärkeres Oxidationsmittel. In Verbindung mit Schwefelsäure entsteht nach der Reaktionsgleichung 2 KMnO7 + H2SO4 → K2SO4 + Mn2O4 + H2O der explosive Stoff Permangansäureanhydrid oder Manganheptoxid (Mn7O2). Im Gegensatz zur Natur von Permanganat wirken einige Oxyanionverbindungen überhaupt nicht als Oxidationsmittel. Dies ist auf eine Reihe von Faktoren zurückzuführen, einschließlich Elektronegativität, Ionengröße, Elektronenkonfiguration und Resonanzstabilisierung.
Die Elektronenkonfiguration, die die Bildung von Oxyanionen ermöglicht, erfordert das Vorhandensein von expandierbaren Elektronenorbital-d-Schalen, die höhere Atomvalenzniveaus ermöglichen. Obwohl drei der Halogene, nämlich Chlor, Brom und Jod, solche Hüllen haben und sogar stark sauerstoffreiche Anionen bilden können, hat Fluor dies nicht. Es kann nur eine mit Sauerstoff angereicherte Säure, hypofluorige Säure, bilden, und diese ist so instabil, dass sie leicht explodiert. Ein zusätzlicher Faktor, der sowohl zur Bildung als auch zur Stabilität eines Oxyanions beiträgt, ist die Ionenresonanzsymmetrie. Sulfat, eine der stabilsten Oxyanionenstrukturen, kann als eine von sechs möglichen äquivalenten Resonanzstrukturen bezeichnet werden, die die negative Ladung effektiv über eine große äußere Oberfläche verteilt.