Kationi su pozitivno nabijeni ioni koji nastaju kada atom izgubi jedan ili više elektrona tijekom kemijske reakcije. Da biste razumjeli što to znači, korisno je pregledati neke osnovne informacije o kemiji. Razumijevanje što je atom, nešto o atomskoj strukturi i svojstvima, a zatim i ono što se događa tijekom kemijske reakcije, predstavljaju važnu pozadinu.
Sve na Zemlji je sastavljeno od materije, koja je pak napravljena od atoma. Atomi su iznimno sićušni i mogu se promatrati samo specijaliziranom znanstvenom opremom. Svi atomi se sastoje od tri glavne čestice: protona, neutrona i elektrona. Broj ovih čestica u svakom atomu je ono što elemente čini različitim jedni od drugih. Također određuje njihova kemijska svojstva, odnosno kako atomi djeluju u različitim uvjetima.
Protoni nose pozitivan električni naboj, neutroni nemaju naboj, a elektroni su negativno nabijeni. Jezgra atoma se sastoji od protona i neutrona spojenih zajedno, što čini gotovo svu težinu atoma. Elektroni kruže oko jezgre u orbitalama ili energetskim razinama. Te su čestice važne jer način na koji su raspoređene oko jezgre određuje svojstva atoma – je li sklon dobivanju ili gubitku elektrona.
Atomi žele imati svoje energetske razine popunjene do kraja s elektronima, pa će odustati ili uzeti elektrone od drugih atoma kako bi to učinili. To se događa tijekom kemijske reakcije. Kada atom izgubi ili dobije elektrone tijekom reakcije, on postaje ion.
Kation nastaje kada atom izgubi elektrone tijekom kemijske reakcije. Ima pozitivan električni naboj, jer ima više protona nego elektrona, a privlačit će ga anioni, koji imaju negativne naboje.
Pozitivni i negativni naboji međusobno se privlače, pa se različiti ioni mogu držati zajedno ionskim vezama i tvoriti molekule. Kuhinjska sol je primjer spoja koji se drži zajedno ionskom vezom između kationa i aniona. Sol nastaje kada se pozitivni natrijevi ioni spoje s negativnim ionima klora. Ovaj spoj je vrlo stabilan kada se nalazi na stolu, ali ionska veza lako puca kada se doda voda. Sol se otapa u vodi jer voda prekida ionsku vezu između natrija i klora.
Ioni su označeni superskriptom koji označava je li neto električni naboj pozitivan (predznak plus) ili negativan (znak minus) i broj dobivenih ili izgubljenih elektrona. Postoji mnogo uobičajenih kationa, koji se mogu sastojati od jednog ili više elemenata povezanih kemijskim vezama. Uobičajeni metali aluminij i bakar su jednostavni primjeri.