Bilinmeyen bir çözelti birkaç farklı metal iyonunun bir karışımını içerdiğinde, katyonlar, kalitatif analiz adı verilen sistematik bir seçici çökeltme dizisi ile tanımlanabilir. Analizin her adımında farklı bir çökeltme reaktifi eklenir. Bu reaktifler, bazı katyonları seçici olarak çözülmeyen ve çıkarılabilen tuzlar olarak çökeltir, diğerleri ise çözelti içinde kalmaya devam eder.

Sulu çözeltilerde, çözünmeyen tuzlarının çözünürlük ürünlerine göre beş gruba ayrılabilen yaygın olarak oluşan 22 katyon vardır. Grup 1 katyonları, çözünmeyen klorürler oluşturan metal iyonlarıdır. Çoğu klorür tuzu suda çözünür.

Bu nedenle, metal iyonlarının sulu çözeltisi altı molar hidroklorik asit ile işlendiğinde, bir çökelti, gümüş, kurşun veya cıva gibi bir grup 1 metal iyonunu gösterecektir. Çökelti oluşmazsa, solüsyonda grup 1 katyonlarının olmadığını gösterir. Bu karışım daha sonra santrifüjlenir veya katı çökeltiyi ve sulu süpernatanı ayırmak için süzülür.

Daha sonra, hidrojen sülfit gazı, asidik süpernatan içinden kabarcıklandırılır. Metal iyonları ile hidrojen sülfür arasındaki reaksiyon, metal sülfit ve protonlar üretir. Önceki adımda hidroklorik asit ilavesi nedeniyle, yüksek proton konsantrasyonu dengeyi reaktanlara doğru kaydırır.

Bu nedenle, asidik koşullar altında, yalnızca yüksek oranda çözünmez sülfat tuzları oluşturan grup 2 metal iyonları çökelirken, biraz daha çözünür olan diğer metal sülfitler çözelti içinde kalır. Daha sonra, bazda çözünmeyen sülfitler ve hidroksitlerden oluşan grup 3 katyonları çökeltilir. Bazik koşulları oluşturmak için önceki adımdan süpernatana sodyum hidroksit eklenir.

Bu ilave, metal sülfit çökeltme reaksiyonundan protonları tüketir ve denge ürünlere doğru hareket eder. Sonuç olarak, asidik koşullarda çözünür olan birçok metal sülfit artık çözünmez hale gelir ve çökeltiler oluşturur. Ek olarak, demir, alüminyum ve krom gibi çözünmez hidroksitler oluşturan metal iyonları, çözeltiden ayrılır.

Bu karışım ayrıldığında, sadece alkali ve alkali toprak metal iyonları solüsyonda kalır. Grup 4 katyonlarını oluşturan alkali toprak metalleri çözünmeyen fosfatlar oluşturur. Bazik süpernatana diamonyum hidrojen fosfatın eklenmesi magnezyum, kalsiyum, baryum ve stronsiyum iyonlarının çökelmesine neden olur.

Bu adımda ayrılan sıvı grup 5 katyonunu içerir. Bu katyonlar çözünmez tuzlar oluşturmazlar ve ayrı ayrı tanımlanmaları gerekir. Önceki aşamalarda çözeltiye sodyum hidroksit ilave edildiğinde, karakteristik amonyak kokusuna sahip bir gaz açığa çıkar ve karışımda amonyum iyonları mevcuttur.

Sodyum ve potasyum iyonları bir alev testi ile tanımlanabilir. Sodyum iyonları parlak sarı bir alev üretirken, mor bir alev potasyum iyonlarını gösterir.