Kalium wordt een ion door een elektron te verliezen vanaf het buitenste energieniveau. Dit elektron wordt vervolgens overgebracht naar een ander atoom, zoals chloor, dat een elektron krijgt en een anion wordt. Het resulterende kaliumion heeft een positieve lading, terwijl het chloride-ion een negatieve lading heeft.

Het ionisatieproces kan plaatsvinden wanneer kaliumatomen worden blootgesteld aan energie, zoals warmte of elektriciteit. Wanneer kaliumatomen worden verwarmd, raken de elektronen in hun buitenste energieniveau opgewonden en kunnen ze gemakkelijk uit het atoom worden verwijderd. Op dezelfde manier kunnen, wanneer kaliumatomen worden blootgesteld aan een elektrische stroom, de elektronen in hun buitenste energieniveau door de kracht van het elektrische veld van het atoom worden weggetrokken.

Zodra kaliumatomen een elektron hebben verloren, worden ze kaliumionen. Deze ionen worden vervolgens aangetrokken door negatief geladen ionen, zoals chloride-ionen, en vormen ionische verbindingen. In het geval van kaliumchloride zijn de kaliumionen en chloride-ionen gerangschikt in een regelmatige roosterstructuur, waarbij elk kaliumion omgeven is door zes chloride-ionen en elk chloride-ion omgeven door zes kaliumionen.

De ionisatie van kalium is een belangrijk proces in veel biologische systemen. De kalium-natriumpomp in celmembranen gebruikt bijvoorbeeld de energie van ATP om kaliumionen de cellen in te pompen en natriumionen de cellen uit. Dit proces helpt het juiste evenwicht van ionen binnen en buiten de cellen te behouden, wat essentieel is voor veel cellulaire functies.