تحتوي ذرة الصوديوم على 11 بروتونًا و11 إلكترونًا. تحتاج إلى فقدان إلكترون واحد لملء غلافها الخارجي. عندئذٍ، تتحول إلى أيون صوديوم يحتوي على 11 بروتونًا و10 إلكترونات. يمنحها البروتون الإضافي شحنة موجبة صافية. يُسمى الأيون الموجب الشحنة كاتيونًا. يأتي الاسم من الكلمة اليونانية التي تعني "النزول"، لأن الكاتيونات تهاجر نحو المهبط في عملية التحليل الكهربائي.

تتكون الكاتيونات عندما تفقد الذرات إلكترونات. تميل الفلزات إلى تكوين الكاتيونات لأنها تمتلك عددًا قليلًا من إلكترونات التكافؤ، وتفقدها بسهولة أكبر من اكتسابها. يُكوّن الصوديوم أيون Na+، والمغنيسيوم أيون Mg2+، والألومنيوم أيون Al3+. تعتمد الشحنة على عدد الإلكترونات التي تفقدها الذرة للوصول إلى حالة استقرار. يمكن للفلزات الانتقالية تكوين كاتيونات متعددة بشحنات مختلفة، مثل الحديد الثنائي (Fe(II)) والحديد الثلاثي (Fe(III)).

الأيونات متعددة الذرات هي مجموعات من الذرات ذات شحنة موجبة صافية. يُعدّ أيون الأمونيوم (NH4+) المثال الأكثر شيوعًا، ويتكوّن عندما تستقبل الأمونيا بروتونًا. تشمل الأيونات متعددة الذرات الأخرى أيون الهيدرونيوم (H3O+) وأيون الزئبق الأحادي (Hg22+). تتصرف هذه الأيونات كوحدات منفردة في التفاعلات الكيميائية.

تتواجد الكاتيونات في كل مكان. ملح الطعام عبارة عن كاتيون الصوديوم مقترن بأنيون الكلوريد. تحتوي الأسمدة على كاتيونات البوتاسيوم والكالسيوم. يستخدم جسم الإنسان كاتيونات الكالسيوم لانقباض العضلات ونقل الإشارات العصبية، وكاتيونات الصوديوم والبوتاسيوم لنقل النبضات العصبية والحفاظ على توازن السوائل، وكاتيونات الحديد لنقل الأكسجين. يُعدّ توازن الكاتيونات والأنيونات ضروريًا للحياة.