Um átomo de sódio tem 11 protões e 11 eletrões. Ele precisa de perder um eletrão para completar a sua camada de valência. Quando isso acontece, transforma-se num ião sódio com 11 protões e 10 eletrões. O protão extra confere-lhe uma carga positiva líquida. Um ião com carga positiva é designado por catão. O nome vem da palavra grega que significa "descer", porque os catiões migram em direção ao cátodo na eletrólise.

Os catiões formam-se quando os átomos perdem eletrões. Os metais tendem a formar catiões porque têm poucos eletrões de valência e perdem-nos mais facilmente do que ganham. O sódio forma Na+, o magnésio forma Mg2+ e o alumínio forma Al3+. A carga depende de quantos eletrões o átomo perde para atingir uma configuração estável. Os metais de transição podem formar múltiplos catiões com cargas diferentes, como o ferro(II) e o ferro(III).

Os catiões poliatómicos são grupos de átomos com carga positiva líquida. O amónio (NH4+) é o exemplo mais comum. Forma-se quando a amónia aceita um próton. Outros catiões poliatómicos incluem o hidrónio (H3O+) e o mercúrio(I) (Hg2^2+). Comportam-se como unidades individuais em reações.

Os catiões estão por toda a parte. O sal de cozinha é composto pelo catão sódio emparelhado com o anão cloreto. Os fertilizantes contêm catiões de potássio e cálcio. O organismo humano utiliza os catiões de cálcio para a contração muscular e a transmissão de impulsos nervosos, os catiões de sódio e potássio para os impulsos nervosos e o equilíbrio de fluidos, e os catiões de ferro para o transporte de oxigénio. O equilíbrio entre os catiões e os aniões é essencial para a vida.