Un atom de sodiu are 11 protoni și 11 electroni. Trebuie să piardă un electron pentru a-și umple învelișul exterior. Când se întâmplă acest lucru, devine un ion de sodiu cu 11 protoni și 10 electroni. Protonul suplimentar îi conferă o sarcină netă pozitivă. Un ion încărcat pozitiv se numește cation. Numele provine din cuvântul grecesc care înseamnă a merge în jos, deoarece cationii migrează spre catod în timpul electrolizei.

Cationii se formează atunci când atomii pierd electroni. Metalele tind să formeze cationi deoarece au puțini electroni de valență și îi pierd mai ușor decât îi câștigă. Sodiul formează Na+, magneziul formează Mg2+, aluminiul formează Al3+. Sarcina depinde de câți electroni pierde atomul pentru a ajunge la o configurație stabilă. Metalele de tranziție pot forma mai mulți cationi cu sarcini diferite, cum ar fi fierul(II) și fierul(III).

Cationii poliatomici sunt grupuri de atomi cu o sarcină netă pozitivă. Amoniul (NH4+) este cel mai comun exemplu. Se formează atunci când amoniacul acceptă un proton. Alți cationi poliatomici includ hidroniul (H3O+) și mercurul(I) (Hg2^2+). Aceștia se comportă ca unități individuale în reacții.

Cationii sunt peste tot. Sarea de masă este un cation de sodiu asociat cu un anion clorură. Îngrășămintele conțin cationi de potasiu și calciu. Corpul uman folosește cationi de calciu pentru contracția musculară și semnalizarea nervoasă, cationi de sodiu și potasiu pentru impulsurile nervoase și echilibrul fluidelor, iar cationi de fier pentru transportul oxigenului. Echilibrul dintre cationi și anioni este esențial pentru viață.