Un átomo de sodio tiene 11 protones y 11 electrones. Necesita perder un electrón para completar su capa externa. Al hacerlo, se convierte en un ion sodio con 11 protones y 10 electrones. El protón adicional le confiere una carga positiva neta. Un ion con carga positiva se denomina catión. El nombre proviene de la palabra griega que significa "que baja", ya que los cationes migran hacia el cátodo en la electrólisis.

Los cationes se forman cuando los átomos pierden electrones. Los metales tienden a formar cationes porque tienen pocos electrones de valencia y los pierden con mayor facilidad que los ganan. El sodio forma Na+, el magnesio forma Mg2+ y el aluminio forma Al3+. La carga depende de cuántos electrones pierde el átomo para alcanzar una configuración estable. Los metales de transición pueden formar múltiples cationes con diferentes cargas, como el hierro(II) y el hierro(III).

Los cationes poliatómicos son grupos de átomos con una carga positiva neta. El amonio (NH₄⁺) es el ejemplo más común. Se forma cuando el amoníaco acepta un protón. Otros cationes poliatómicos incluyen el hidronio (H₃O⁺) y el mercurio(I) (Hg₂²⁺). Se comportan como unidades individuales en las reacciones.

Los cationes están por todas partes. La sal de mesa es un catión sodio unido a un anión cloruro. Los fertilizantes contienen cationes potasio y calcio. El cuerpo humano utiliza cationes calcio para la contracción muscular y la transmisión nerviosa, cationes sodio y potasio para los impulsos nerviosos y el equilibrio de líquidos, y cationes hierro para el transporte de oxígeno. El equilibrio entre cationes y aniones es esencial para la vida.