２　イオンか

【イオンの生成】

　原子の多くは，安定な電子配置をしておらず単独では存在できない。原子は安定化するため，�@ いくつかの原子どうしで結合し，〔　分子　〕になる。�A 自身がもっている電子を放出したり，外から受け取ったりして，安定な電子配置（18族の原子と同じ電子配置）をとる。�Aの方法によって生成した粒子が〔　イオン　〕である。イオンは，負の粒子である電子を放出したり，受けとったりすることによって生成するので，正の電気を持ったイオン（陽イオン）や負の電気を持ったイオン（陰イオン）がある。

陽イオン

原子が安定な電子配置（最も原子番号が近い18族の原子と同じ電子配置）になるために，自身がもつ電子を放出して電気的に〔　正　〕になった粒子が陽イオンである。

例えば，原子番号が11のNaや12のMgは原子番号が10のNeと同じ電子配置になるために電子を放出する。

陰イオン

原子が安定な電子配置（最も原子番号が近い18族の原子と同じ電子配置）になるために，電子を受け取って電気的に〔　負　〕になった粒子が陰イオンである。

例えば，原子番号が17のClや16のOは原子番号が18のArと同じ電子配置になるために電子を受け取る。

イオンの価数（＋，−の数）とイオン式

　イオンの＋，−には＋，2＋，3＋，−，2−，3−などいくつかの数値がある。これを価数という。＋，2＋，3＋のイオンであれば，それぞれ1価，2価，3価の陽イオンという。また，−，2−，3−であれば，それぞれ1価，2価，3価の陰イオンという。価数はその原子によってだいたい決まっている。イオンを示す化学式をイオン式という。元素記号の右上に小さく2＋や2−などをつけ，Ca^2＋やS²⁻のように示す。

例）Na^＋ ：Na原子が電子を〔　1　〕個〔　放出して　〕できたイオン。

　　Mg^2＋：Mg原子が電子を〔　2　〕個〔　放出して　〕できたイオン。

　　Cl⁻ ：Cl原子が電子を〔　1　〕個〔　受け取って　〕できたイオン。

　　O²⁻ ：O原子が電子を〔　2　〕個〔　受け取って　〕できたイオン。

　結果的に〔　金属　〕の原子と〔　水素　〕原子は陽イオンに，〔　非金属　〕の原子は陰イオンになる。

例題　次の原子がイオンになったとき，陽イオンになるものはどれか。

　�@　H　　�A　Ag　　�B　O　　�C　S　　�D　Cl　　�E　Cu　　�F　Na　　�G　Al

　　　　陽イオンになるものは，金属の原子と水素原子　　　�@，�A，�E，�F，�G

例題　次のイオンをイオン式で示せ。

(1)　カリウムイオン（カリウムK原子が電子を1つ放出してできたイオン）

(2)　アルミニウムイオン（アルミニウムAl原子が電子を3つ放出してできたイオン）

(3)　フッ化物イオン（フッ素原子Fが電子を1つ受け取ってできたイオン）

(4)　硫化物イオン（硫黄S原子が電子を2つ受け取ってできたイオン）

(1)　K^＋　　(2)　Al³⁺　　(3)　F⁻　　(4)　S²⁻

単原子イオンと多原子イオン

これまでに学習したイオンは，1つの原子が自身の電子を放出したり，外から受け取ったりしてできたもので，これらを〔　単原子イオン　〕という。イオンにはこの他，いくつかの原子が結合し，さらに電子の放出・受け取りが起こってできるイオンがあり，これらを〔　多原子イオン　〕という。

多原子イオンの例　NH₄^＋（アンモニウムイオン）とSO₄²⁻（硫酸イオン）

　　NH₄^＋ …　N原子〔　1　〕個とH原子〔　4　〕個が結合して，全体で〔　1＋　〕

　　SO₄²⁻…　S原子〔　1　〕個とO原子〔　4　〕個が結合して，全体で〔　2−　〕

主なイオン（主なイオンのイオン式は覚えよう）

ポイント：

・太字は多原子イオン。

（大文字が2つ以上のものは多原子イオンになる。2文字でもNaなど大文字と小文字のものは1つの原子なので，単原子イオン）

　・名称は，陽イオンは〔　〜イオン　〕，陰イオンは〔　〜化物イオン　〕か〔　〜酸イオン　〕。

　・Fe^2＋やFe^3＋のように同じ原子からできているイオンで，価数が異なるものが存在するときは，名称に（�U），（�V）などがつく。

例題　次の空欄に適当な言葉や数値を入れよ。

原子の構造は，原子核を中心にしてその周りに電子が存在している。原子核は，正の電気をもっている（ ア ）と電気をもたない（ イ ）からできている。例えば，ヘリウム原子は，電子を2個もっていて，原子核には（ ア ）が（ ウ ）個と，（ イ ）が2個ある。

原子が電子を失うと（ エ ）イオンになり，電子を受け取ると（ オ ）イオンになる。例えば，銅原子が電子を（ カ ）個失うと銅イオンCu^2＋になり，塩素原子が電子を（ キ ）個受けると（ ク ）イオンCl⁻になる。

(ア)　　陽子　　(イ)　中性子　　(ウ)　2　　(エ)　陽イオン　　(オ)　陰イオン　　(カ)　2　　(キ)　1個　　(ク)　塩化物

Heは原子番号2→　陽子2個　→　電子2個

例題

　次のイオンはどのように生成されたイオンか，原子名・原子の数・電子の授受について触れ説明せよ。

(1)　S²⁻　　(2)　Fe^3＋　　(3)　NH₄^＋　　(4)　PO₄³⁻

(1)　硫黄原子1つが電子を2つ受け取った。

(2)　鉄原子1つが電子を3つ放出した。

(3)　窒素原子1つと水素原子4つが結合して，電子を1つ放出した。

(4)　リン原子1つと酸素原子4つが結合して，電子を3つ受け取った。

【イオンからなる物質】

　物質には鉄Feや銅Cuなどの金属のように〔　原子　〕が集まってできたもの，水H₂Oや二酸化炭素CO₂のように〔　分子　〕が集まってできでものがあった。そして，今回学習しているイオンが集まってできている物質もあり，塩化ナトリウムNaCl塩化カルシウムはCaCl₂がその例である。

陽イオンと陰イオンの結合

　陽イオンと陰イオンは電気的に＋と−なので，両者の間には電気的な引力が生じる。この引力を〔　静電気力　〕または〔　クーロン力　〕という。このため，陽イオンと陰イオンは結合することができる。この結合を〔　イオン結合　〕といい，この結合によってできた物質を〔　イオンからなる物質　〕という。

　電気の＋，−は1対1で引き合う（打ち消し合う）。例えば，2＋に対しては，〔　2−　〕を1つか，〔　1−　〕を2つが必要になる。

例題　

次の陽イオンと陰イオンの結合を上の図のように示せ。

(1)　アルミニウムイオンAl^3＋と酸化物イオンO²⁻

(2)　ナトリウムイオンNa^＋と硫化物イオンS²⁻

イオンからなる物質の化学式と名称

　陽イオンと陰イオンは，電気的な引力による結合なので，＋とーの数が合うように，それぞれのイオンの数を考えて結合させる。

例1）カルシウムイオンCa^2＋と塩化物イオンCl⁻

2＋と1−なので，Ca^2＋〔　1　〕つとCl⁻〔　2　〕つで結合する。

　化学式〔　CaCl₂　〕

「＋の数＝−の数」なので，2＋，−は消える（付けない）。

　　　　　「陽イオンの原子，その数，陰イオンの原子，その数」の順に書く。

　　　　　　（数は元素記号の右下に小さくつける）

名称〔　塩化カルシウム　〕

「陰イオン，陽イオン」の順に言う。

　　　　　（結合してイオンではないので「イオン」，「物イオン」，は付けない）

例2）ナトリウムイオンNa^＋と硫酸イオンSO₄²⁻の結合

　　1＋と2−なので，Na^＋2つとSO₄²⁻1つで結合

　　Na₂SO₄　硫酸ナトリウム

例3）カルシウムイオンCa^2＋と水酸化物イオンOH⁻の結合

　　2＋と1−なので，Ca^2＋1つとOH⁻2つで結合

　　Ca(OH)₂　水酸化カルシウム

　　OH⁻のような多原子イオンを2個，3個にするときは（　）でくくる。

　　（OH₂とすると，Hだけが2つになってしまう。）

例題

次の陽イオン（�@〜�I）と陰イオン（�J〜�Q）の組合せでできる物質 (1) 〜 (18)の化学式と名称を答えよ。

�@　ナトリウムイオンNa^＋　　�A　カリウムイオンK^＋　　�B　銀イオンAg^＋　　�C　アンモニウムイオンNH₄⁺　　

�D　マグネシウムイオンMg^2＋　�E　カルシウムイオンCa^2＋　　�F　バリウムイオンBa^2＋　　�G　銅(�U)イオンCu^2＋　

�H　アルミニウムイオンAl^3＋　　�I　鉄(�V)イオンFe^3＋

�J　塩化物イオンCl⁻　　�K　水酸化物イオンOH⁻　　�L　硝酸イオンNO₃⁻　　�M　酸化物イオンO²⁻　　

�N　硫化物イオンS^２−　　�O　炭酸イオンCO₃²⁻　　�P　硫酸イオンSO₄²⁻　　�Q　リン酸イオンPO₄³⁻　

(1)　�Aと�K　　(2)　�Bと�L　　(3)　�@と�M　　(4)　�Cと�J　　(5)　�Hと�K　　(6)　�Dと�J　　(7)　�Dと�M　　

(8)　�Cと�P　　(9)　�Eと�P　　(10)　�Fと�O　　(11)　�Gと�L　　(12)　�Hと�J　　(13)　�Gと�N　　(14)　�Hと�M　　

(15)　�Iと�P　　(16)　�Aと�Q　　(17)　�Eと�Q　　(18)　�Hと�Q　　

(1)　KOH　水酸化カリウム　　(2)　AgNO₃　硝酸銀　　(3)　Na₂O　酸化ナトリウム　　

(4)　NH₄Cl　塩化アンモニウム　　(5)　Al(OH)₃　水酸化アルミニウム　　

(6)　MgCl₂　塩化マグネシウム　　(7)　MgO　酸化マグネシウム

(8)　(NH₄)₂SO₄　硫酸アンモニウム　　(9)　BaSO₄　硫酸バリウム　　(10)　CaCO₃　炭酸カルシウム　

(11)　Cu(NO₃)₂　硝酸銅(�U)　　(12)　AlCl₃　塩化アルミニウム　　(13)　CuS　硫化銅(�U)　　

(14)　Al₂O₃　酸化アルミニウム　　(15)　Fe₂(SO₄)₃　硫酸鉄(�V)

(16)　K₃PO₄　リン酸カリウム　　(17)　Ca₃(PO₄)₂　リン酸カルシウム　　(18)　AlPO₄　リン酸アルミニウム