Nguyên tử natri có 11 proton và 11 electron. Nó cần mất đi một electron để lấp đầy lớp vỏ ngoài cùng. Khi đó, nó trở thành ion natri với 11 proton và 10 electron. Proton dư ra tạo cho nó điện tích dương. Ion mang điện tích dương được gọi là cation. Tên gọi này xuất phát từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là đi xuống, bởi vì các cation di chuyển về phía cực âm trong quá trình điện phân.

Cation được hình thành khi nguyên tử mất electron. Kim loại có xu hướng tạo thành cation vì chúng có ít electron hóa trị và mất electron dễ hơn là nhận electron. Natri tạo thành Na+, magie tạo thành Mg2+, nhôm tạo thành Al3+. Điện tích phụ thuộc vào số electron mà nguyên tử mất đi để đạt được cấu hình bền vững. Kim loại chuyển tiếp có thể tạo thành nhiều cation với các điện tích khác nhau, như sắt(II) và sắt(III).

Các cation đa nguyên tử là nhóm các nguyên tử có điện tích dương tổng cộng. Amoni (NH4+) là ví dụ phổ biến nhất. Nó được hình thành khi amoniac nhận một proton. Các cation đa nguyên tử khác bao gồm hydronium (H3O+) và thủy ngân(I) (Hg2^2+). Chúng hoạt động như các đơn vị riêng lẻ trong các phản ứng.

Các cation có mặt ở khắp mọi nơi. Muối ăn là cation natri kết hợp với anion clorua. Phân bón chứa các cation kali và canxi. Cơ thể người sử dụng cation canxi cho sự co cơ và truyền tín hiệu thần kinh, cation natri và kali cho các xung thần kinh và cân bằng dịch, và cation sắt cho việc vận chuyển oxy. Sự cân bằng giữa cation và anion là rất cần thiết cho sự sống.