この項目では物質における電離現象のイオンについて説明しています。
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プラズマはイオン化した気体である
イオン(ion, 発音記号 ?i?n)は、原子あるいは分子が、電子を授受することによって電荷を持ったものをいう。電離層などのプラズマ、電解質の水溶液、イオン結晶などのイオン結合性を持つ物質内などに存在する。
目次
1 イオンの種類
1.1 電荷による種類
1.1.1 陽イオン
1.1.2 陰イオン
1.1.3 気相のイオン
1.1.3.1 「マイナスイオン」に関する注意
1.2 構成による種類
1.2.1 単原子イオン
1.2.2 多原子イオン
1.2.2.1 錯イオン
1.2.2.2 クラスターイオン
2 イオンの表し方
3 イオン化
4 おもなイオン
5 関連項目
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電子を放出して正の電荷を帯びた原子、または原子団を陽イオン(ようイオン、positive ion)、あるいはカチオン (cation) と呼ぶ。金属イオンはすべて陽イオンである。
電子を受け取って負の電荷を帯びた原子、または原子団を陰イオン(いんイオン、negative ion)あるいはアニオン (anion) と呼ぶ。ハロゲンはすべて陰イオンとなる。
物理学、化学物理学の分野では、気相のイオンに対して、陽イオンの代わりに正イオン(せいイオン、positive ion、カチオン)、陰イオンの代わりに負イオン(ふイオン、negative ion、アニオン)が多く用いられる。大気電気学では、気相のイオンを大気イオン(たいきイオン、atmospheric ion)と呼ぶ。
流行語にもなった「マイナスイオン」は、定まった科学的定義がないために科学用語として認められていない和製英語である。しかし一部では負イオン(負の大気イオン)の意味で「マイナスイオン」が使われる場合があり、2002年前後を中心に国内の学会で日本の多くの研究者が使用した実態があった。
一つの原子からなるイオン
複数の原子団からなるイオン
電子を放出したり、受け取ったりして正または負の電荷を帯びた錯体を錯イオン(さくイオン、complex ion)と呼ぶ。
電荷を帯びたクラスターをクラスターイオン(cluster ion)と呼ぶ。
化学式の右肩に価数を記す。ただし、1価の場合は符号のみ記す。
水素イオン(1価の陽イオン) - H+
硫酸イオン(2価の陰イオン) - SO42−
イオンの名称は、陽イオンについては「元素名+イオン」(例:水素イオン)、陰イオンについては「元素名 − 「素」 + 化物イオン」(例:硫化物イオン)と表す。ただし、どちらも例外が多い。原子1個のイオンを単原子イオン、複数の原子で構成されるイオンを多原子イオンと呼ぶ。
また、主なイオンの名称とイオン式を覚えておけば、物質名から化学式がある程度推測が可能である。
硝酸ナトリウム ⇒ ナトリウムイオン + 硝酸イオンNaNO3 → Na+ + NO3−
水酸化マグネシウム ⇒ マグネシウムイオン + 水酸化物イオンMg(OH)2 → Mg2+ + 2OH−
電荷的に中性な物質が、正または負の電荷をもつ原子あるいは原子団に変化する物理現象をイオン化 (ionization)、または電離と呼ぶ。正と負のイオンから構成される電解質(塩)の結晶が溶液中で溶解したり、融解したりして正または負のイオンとして個々に振舞うことも電離という。
中性原子がイオン化する場合、原子に属していた1個あるいは数個の電子が他の原子または原子団に移る。このとき、イオンの持つ電荷量は電気素量(すなわち電子の持つ電荷量)の整数倍に等しい。電子を受け取った原子または原子団は負電荷に帯電して陰イオンとなり、電子を放出した方は正電荷に帯電して陽イオンとなる。電子を放出する際には原子核からのクーロン力の束縛から解放される為に、電子は光子を吸収したり、原子同士の衝突によりエネルギーを受け取って励起される必要がある。