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イオンの基本陽イオン・陰イオンと価数

イオンとは、原子や原子の集まりが 電気を帯びたもののことだよ。原子は、−の電気をもつ小さな粒(電子)を失ったり受け取ったりすると、電気のつり合いがくずれてイオンになるんだ。

電子を失う → 陽イオン(+) Na Na 陽イオン 電子を受け取る → 陰イオン(−) Cl Cl 陰イオン
電子(−)を失うと陽イオン、受け取ると陰イオンになるよ。

① 陽イオンと陰イオン

陽イオン…電子を失って +の電気を帯びたイオン(例:Na⁺、Ca²⁺、Cu²⁺)。
陰イオン…電子を受け取って −の電気を帯びたイオン(例:Cl⁻、OH⁻、SO₄²⁻)。

② 価数(やりとりした電子の数)

イオン式の右上に書く +や− は電気の種類を、数字は 価数(かすう)=やりとりした電子の数を表しているよ。

Na⁺ … 1価の陽イオン(+は1のとき省略)
Ca²⁺ … 2価の陽イオン
SO₄²⁻ … 2価の陰イオン

③ 多原子イオン

いくつかの原子が集まって、全体で1つのイオンになっているものもあるんだ。

水酸化物イオン OH⁻ / 硝酸イオン NO₃⁻ / 硫酸イオン SO₄²⁻ / 炭酸イオン CO₃²⁻ / アンモニウムイオン NH₄⁺

④ 価数が2通りある金属

同じ元素でも、条件によって 違う価数のイオンになる金属があるんだ。名前だけでは区別できないから、ローマ数字を付けて呼び分けるよ。

鉄(Ⅱ)イオン Fe²⁺ / 鉄(Ⅲ)イオン Fe³⁺
銅(Ⅰ)イオン Cu⁺ / 銅(Ⅱ)イオン Cu²⁺
スズ(Ⅱ)イオン Sn²⁺ / スズ(Ⅳ)イオン Sn⁴⁺
鉛(Ⅱ)イオン Pb²⁺ / 鉛(Ⅳ)イオン Pb⁴⁺
マンガン(Ⅱ)イオン Mn²⁺ / マンガン(Ⅲ)イオン Mn³⁺

高校では、鉄・銅のほかにスズ・鉛・マンガン・クロムなども、価数が2通り以上になる金属として出てくるよ。ローマ数字を付けずに、単に「スズイオン」「マンガンイオン」と言うときは、ふつうもっともよく現れる2価のイオン(Sn²⁺・Mn²⁺)を指しているんだ。

カッコの中の数字が、そのまま価数を表しているよ((Ⅲ) なら3価)。中学では、鉄イオンといえば Fe²⁺、銅イオンといえば Cu²⁺ を指すことが多いよ。

⑤ 覚えておきたいイオンの一覧

中学で覚えておきたいイオンを、陽イオン・陰イオンに分けて表にまとめた。価数と、原子1個からできた単原子イオンか、原子の集まりでできた多原子イオンかにも注目してみよう。

中学で覚えておきたいイオン(19種類)

陽イオン(+の電気を帯びたイオン)

イオンの名前イオン式価数種類
水素イオンH+1価単原子イオン
ナトリウムイオンNa+1価単原子イオン
カリウムイオンK+1価単原子イオン
銀イオンAg+1価単原子イオン
アンモニウムイオンNH4+1価多原子イオン
マグネシウムイオンMg2+2価単原子イオン
カルシウムイオンCa2+2価単原子イオン
バリウムイオンBa2+2価単原子イオン
銅イオンCu2+2価単原子イオン
亜鉛イオンZn2+2価単原子イオン
鉄イオンFe2+2価単原子イオン
アルミニウムイオンAl3+3価単原子イオン

陰イオン(−の電気を帯びたイオン)

イオンの名前イオン式価数種類
塩化物イオンCl-1価単原子イオン
水酸化物イオンOH-1価多原子イオン
硝酸イオンNO3-1価多原子イオン
硫酸イオンSO42-2価多原子イオン
炭酸イオンCO32-2価多原子イオン
酸化物イオンO2-2価単原子イオン
硫化物イオンS2-2価単原子イオン

高校で加わるイオン(16種類)

高校化学では、価数が2通りある金属のイオンや、複雑な多原子イオンが加わる。オキソニウムイオン H3O+ のように、水の中でだけ現れるイオンもあるよ。

陽イオン

イオンの名前イオン式価数種類
オキソニウムイオンH3O+1価多原子イオン
鉄(Ⅱ)イオンFe2+2価単原子イオン
鉄(Ⅲ)イオンFe3+3価単原子イオン
銅(Ⅱ)イオンCu2+2価単原子イオン
鉛(Ⅱ)イオンPb2+2価単原子イオン
スズ(Ⅱ)イオンSn2+2価単原子イオン
マンガン(Ⅱ)イオンMn2+2価単原子イオン

陰イオン

イオンの名前イオン式価数種類
炭酸水素イオンHCO3-1価多原子イオン
リン酸イオンPO43-3価多原子イオン
過マンガン酸イオンMnO4-1価多原子イオン
クロム酸イオンCrO42-2価多原子イオン
二クロム酸イオンCr2O72-2価多原子イオン
酢酸イオンCH3COO-1価多原子イオン
次亜塩素酸イオンClO-1価多原子イオン
臭化物イオンBr-1価単原子イオン
ヨウ化物イオンI-1価単原子イオン

※ イオン式を書くときは、まず元素記号(または多原子イオンの形)を書き、その右上に価数と+−を小さく添える。1価のときは数字を書かず、+や− だけを書く決まりだよ。

⑥ 電解質と電離

水に溶けると イオンに分かれる物質を電解質(でんかいしつ)、イオンに分かれることを電離(でんり)というよ。電解質の水よう液は電流を通すんだ(例:食塩水)。さとうのように、溶けてもイオンに分かれない物質は非電解質といって、電流を通さないよ。