Ionen bestehen entweder aus Atomen oder Atomgruppen, die entweder negativ oder positiv geladen sind. Wenn sie Elektronen aufgenommen haben, sind sie negativ geladen, da sie mehr Elektronen als Protonen haben und werden Anionen genannt. Diese Ionen bestehen normalerweise aus mehr als einem Atom, was sie zu mehratomigen Ionen macht, und sie sind normalerweise um ein Kernatom herum aufgebaut, typischerweise ein Nichtmetall.
Übliche Anionen umfassen Acetat, Hydroxid, Carbonat, Chlorat, Cyanid, Fluorid, Nitrat, Phosphat und Oxid. Außer Hydroxid und Cyanid sind alle, die auf –ide enden, einatomig. Atome der Gruppe 7, die Halogenide genannt werden, zu denen Elemente wie Fluor, Chlor, Brom und Jod gehören, bilden Anionen mit einer negativen Ladung. Elemente wie Sauerstoff und Schwefel tragen eine negative Ladung von zwei, während Stickstoff und Phosphor eine negative Ladung von drei tragen.
Die meisten mehratomigen Ionen verbinden sich mit Sauerstoff und/oder Wasserstoff zu einem Anion. Bei diesen Ionen wird die negative Ladung oder das Elektron um das gesamte Ion verteilt, nicht innerhalb eines bestimmten Kerns im Ion. Sie werden auch als negative Ionen bezeichnet, während positive Ionen als Kationen bezeichnet werden. Kationen sind Atome, die ein Elektron verloren haben und daher eine positive Ladung haben. Beide werden aufgrund der Natur des Moleküls häufig in Wasser gefunden.
Die physikalischen Eigenschaften eines Anions unterscheiden sich von denen eines Kations. Es polarisiert die Elektronenwolken von Molekülen im Gegensatz zu Kationen. Außerdem haben diese Ionen schwach gebundene Elektronendichten, was zu einer hohen Polarisationswahrscheinlichkeit oder zum Widerstand einer Elektrolysezelle führt. Sie haben stärkere Wechselwirkungen mit nahegelegenen Molekülen als Neutrale und Kationen, die weniger polarisieren.
Die Elektronenbindungsenergie in einem Anion ist geringer als in einem Neutralen oder Kation. Ein negatives Ion erfährt typischerweise keinen angeregten elektronischen Zustand. Darüber hinaus bewegen sich seine Elektronen in Raumregionen, die von Orbitalen besetzt sind, um ein anderes attraktives Potential zu erfahren als neutrale und Kationen.
Anionen neigen dazu, äußere Elektronen stärker zu binden als Neutrale und Kationen, was es schwierig macht, eine große Menge davon zu erzeugen. Elektronisch oder geometrisch stabile oder solche, die sich weder ablösen noch fragmentieren, binden normalerweise überschüssige Elektronen in ihren Orbitalen. Dies ermöglicht eine einfache Analyse, und Chemiker können durch Experimente oder Berechnungen mehr über sie herausfinden.