离子是带电荷的原子，原子是保持化学元素特性的最小单位。它们由很小的原子核组成，原子核又由质子和中子构成，原子核周围有一个很大的空间被高速运动的电子占据着。每个质子带有一个正电，每个电子带有一个负电。因为原子在电性上是中性的，因此，质子数目就等于电子的数目。如果一个原子失去一个或几个电子，就带正电，叫做阳离子，如果一个原子得到一个或几个电子，就带负电，叫做阴离子，也就是说，离子要么是带正电的阳离子，要么是带负电的阴离子。除了自然元素外，矿物的组成单位是离子，如同一个磁铁的正极吸引另一个磁铁的负极一样，带异名电荷的阴阳离子的吸引力使它们结合在晶体之中。这个吸引力就是离子键。离子键是矿物的化学键中最主要的类型。

　　离子的细小的，高度带电的核周围是由十分稀疏的电子占据的空间。这个空间并没有一定的界面。离子的大小或离子半径只能根据它和另一个离子的相互作用来确定。因为带相反电荷的一对离子由于静电吸引力和斥力对立的结果而被拉在一起。吸引力和排斥力处于平衡的距离认为是这对离子间的特征距离，并等于离子半径之和，通常阳离子半径比阴离子小。

　　在一个矿物结晶的时候，有相同电荷、相同或近似离子半径的离子可以互相代替。例如，橄榄石可以是纯的硅酸镁，如果有铁存在，它能进入晶体结构中某些位置里，形成一种镁铁的硅酸盐。这种离子交换是很普遍的，于是就产生矿物系列。

　　某些矿物，著名的有沸石，显示出有离子交换性质，阳离子仅仅是很弱地连结的结构骨架上，在溶液中可以被另一些阳离子代替。水的软化过程就是以此为根据的。参见Bonds，Chemical［化学键］条。