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离子键是化学键的重要类型之一。当金属原子与非金属原子相遇时，金属原子容易失去电子形成带正电的阳离子，非金属原子容易得到电子形成带负电的阴离子。以钠原子和氯原子为例，钠原子失去一个电子变成钠离子，氯原子得到这个电子变成氯离子，两个离子之间产生静电吸引力，这就是离子键的本质。
离子键具有三个重要特点。首先是无方向性，离子键在空间各个方向上的强度都相等，这是因为离子是球形的，电场分布均匀。其次是无饱和性，一个离子可以与周围多个异号离子结合，结合数目主要取决于离子的大小和电荷。第三是结合力强，离子键的键能通常很大，因此离子化合物一般具有较高的熔点和沸点。
离子键的形成需要满足一定条件。最重要的是参与成键的两种原子电负性差值要大，一般要大于1.7。金属元素通常具有较小的电离能，容易失去电子；非金属元素具有较大的电子亲和能，容易得到电子。此外，形成的离子化合物必须具有较大的晶格能，这样才能在能量上有利于离子键的形成。
离子化合物具有独特的物理性质。由于离子键的强度很大，离子化合物通常具有较高的熔点和沸点。离子在晶格中排列规整，使得离子化合物硬度较大，但同时也表现出脆性，这是因为受到外力时离子发生错位，同性离子相互排斥导致晶体断裂。在导电性方面，固态离子化合物中离子无法自由移动，因此不导电，但在熔融状态或溶于水后，离子获得了移动能力，因此能够导电。
离子键在自然界和工业生产中有着广泛的应用。氯化钠是我们日常生活中的食盐，氯化钾被用作钾肥来提供植物所需的钾元素。碳酸钙是石灰石的主要成分，广泛用于建筑材料和化工原料。氧化镁具有很高的熔点，常用作耐火材料。氟化钙就是天然的萤石矿物。这些离子化合物由于其独特的性质，在工业、农业、建筑等各个领域都发挥着重要作用。
离子键的形成是一个分步骤的过程。首先，金属原子失去价电子，非金属原子得到电子。以镁和氧为例，镁原子失去两个电子，氧原子得到这两个电子。第二步，原子变成带电的离子，镁变成带两个正电荷的镁离子，氧变成带两个负电荷的氧离子。第三步，带相反电荷的离子之间产生强烈的静电吸引力。整个过程的驱动力是体系总能量的降低，形成的离子化合物比原来的原子具有更低的能量，因此反应能够自发进行。
离子化合物形成离子晶体结构，其中离子在三维空间中有序排列。在氯化钠晶体中，钠离子和氯离子交替分布，每个钠离子周围被六个氯离子包围，每个氯离子也被六个钠离子包围，配位数为6。这种排列方式使得同性离子相距最远，异性离子相距最近，从而最大化静电吸引力，最小化静电排斥力。离子晶体的这种有序结构是离子键无方向性和无饱和性特点的直接体现。
离子键的强弱主要由两个因素决定。根据库仑定律，离子键的强度与离子电荷的乘积成正比，与离子间距离的平方成反比。首先是离子电荷数，电荷越大，静电作用力越强。比如氧化镁中镁离子带两个正电荷，氧离子带两个负电荷，其离子键比氯化钠中的一价离子键要强得多。其次是离子半径，离子越小，离子间距离越近，静电作用力越强。因此，氧化镁的熔点比氯化钠高很多，而氧化铝由于含有三价铝离子，其离子键更强，熔点更高。
离子化合物具有独特的物理和化学性质，这些性质直接源于离子键的特点。首先是高熔沸点，由于离子键很强，需要大量能量才能破坏晶格结构，因此离子化合物的熔点普遍很高。氧化镁的熔点高达2852摄氏度，远高于氯化钠的801摄氏度。其次是硬度大但脆性也大，离子在晶格中排列规整使材料坚硬，但受到冲击时离子容易错位，同性离子相遇产生排斥导致断裂。在导电性方面，固态时离子被束缚在晶格中无法移动，因此不导电，但熔融后离子获得自由移动能力，可以导电。最后，多数离子化合物易溶于水等极性溶剂。