Ein Natriumatom besitzt 11 Protonen und 11 Elektronen. Um seine äußere Schale zu füllen, muss es ein Elektron abgeben. Dadurch entsteht ein Natriumion mit 11 Protonen und 10 Elektronen. Das zusätzliche Proton verleiht ihm eine positive Ladung. Ein positiv geladenes Ion wird Kation genannt. Der Name leitet sich vom griechischen Wort für „hinabsteigend“ ab, da Kationen bei der Elektrolyse zur Kathode wandern.

Kationen entstehen, wenn Atome Elektronen abgeben. Metalle neigen zur Kationenbildung, da sie nur wenige Valenzelektronen besitzen und diese leichter abgeben als aufnehmen. Natrium bildet Na⁺, Magnesium bildet Mg²⁺ und Aluminium bildet Al³⁺. Die Ladung hängt davon ab, wie viele Elektronen das Atom abgibt, um eine stabile Elektronenkonfiguration zu erreichen. Übergangsmetalle können mehrere Kationen mit unterschiedlichen Ladungen bilden, wie beispielsweise Eisen(II) und Eisen(III).

Mehratomige Kationen sind Atomgruppen mit einer positiven Nettoladung. Ammonium (NH₄⁺) ist das häufigste Beispiel. Es entsteht, wenn Ammoniak ein Proton aufnimmt. Weitere mehratomige Kationen sind Hydronium (H₃O⁺) und Quecksilber(I) (Hg²⁺). Sie verhalten sich in Reaktionen wie einzelne Einheiten.

Kationen sind allgegenwärtig. Kochsalz besteht aus Natrium-Kationen und Chlorid-Anionen. Düngemittel enthalten Kalium- und Calcium-Kationen. Der menschliche Körper benötigt Calcium-Kationen für die Muskelkontraktion und die Nervenleitung, Natrium- und Kalium-Kationen für Nervenimpulse und den Flüssigkeitshaushalt sowie Eisen-Kationen für den Sauerstofftransport. Das Gleichgewicht der Kationen und Anionen ist lebensnotwendig.