陽イオン・陰イオンとは？イオン式や価数、電子配置、多原子イオンなども解説！

はじめに

イオンについては一度中学三年生で学習しているはず。しかし、高校で化学を学習する頃にはすでに記憶が曖昧になってしまっている人が意外と多い。このページではイオンについて中学で扱う内容も含めて１から丁寧に解説していく。この機会にぜひイオンをマスターできるようにしよう！

原子から電子が取れると陽イオンに、原子が電子を取り込むと陰イオンになる。これらは、１コの原子からできたイオンなので単原子イオンという。

ナトリウムNaやカリウムKなどのアルカリ金属には、最外殻電子が１コ存在する。この電子は、内側にある電子に比べて原子核との引力が弱く、原子から出ていきやすい状態になっている。それ故、電子を奪う力が強いものがくると、容易に電子を離し一価の陽イオン（Na⁺・K⁺）となる。

\[
\mathtt{ Na → Na^{+} + e^{-} }
\]

ちなみに、これを電子配置図で表すと次のようになる。

カルシウムCaやマグネシウムMgなどのアルカリ土類金属は、最外殻電子が２コあるので、その２コが取れて２価の陽イオン（Ca²⁺・Mg²⁺）となる。

\[
\mathtt{ Ca → Ca^{2+} + 2e^{-} }
\]

フッ素Fや塩素原子Clなどのハロゲンには、最外殻電子が７コ存在する。それ故、外から電子を１つ受け入れて最外殻電子を８コ（＝希ガスの電子配置）とし、安定する。

\[
\mathtt{ Cl + e^{-} → Cl^{-}}
\]

ちなみに、これを電子配置図で表すと次のようになる。

酸素Oや硫黄Sなど１６族の元素には、最外殻電子が６コ存在する。それ故、外から電子を２つ受け入れて最外殻電子を８コ（＝希ガスの電子配置）とし、安定する。

\[
\mathtt{ O + 2e^{-} → O^{2-}}
\]

陽イオン・陰イオンの電子配置は（電子を出す・入れるの違いはあるものの）希ガスの電子配置と同じ電子配置となっている。これは希ガスの電子配置が非常に安定しているからである。（希ガスの電子配置が安定している理由については希ガスの電子配置が安定な理由を参照）

多くの場合、単原子イオンは元素記号の右上に電荷を書いたイオン式で表す。

\[
\mathtt{ Na^{+} , O^{2-}}
\]

このとき書かれた電荷のことをそのイオンの価数という。Na⁺であれば一価の陽イオン、O^2-であれば２価の陰イオンと表現する。

原子が陽イオンになろうとする性質のことを陽性、陰イオンになろうとする性質のことを陰性という。陽性が高い元素はアルカリ金属であるナトリウムNaやカリウムK、陰性が高い金属はハロゲンであるフッ素Fや塩素Clなどである。

多原子イオンとは複数の原子が結合した“原子団”に電子が結合したり取れたりしてできたイオンである。以下に示す代表的な多原子イオンは暗記しておくのがベスト。