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【中3理科】イオンとは何?陽イオンと陰イオンのでき方も解説

このページでは中学生向けに中学3年生で学習する「イオン」について解説をしていきます。

  • イオンとは何?
  • 陽イオンのでき方は?
  • 陰イオンのでき方は?

これらを知りたい人は、このページを見ればバッチリ理解することができますよ。

 
解説よろしくお願いします!

うん。よろしくね。

自己紹介

さわにい」といいます。元中学理科の教員。

現在は毎月30万人が利用する理科サイトの運営者です。

登録者5万の教育YouTuberでもあります。

2022年10月には学習参考書も出版しました。

それでは、解説スタートです。

イオンとは何か

まずは「イオンとは何か」の解説からはじめるよ。

ねこ吉。イオンとは何かわかるかな?

 
聞いたことはあるけど、よくわからないよ…。

そうだよね。まずは「イオンとはどのようなものか」をしっかりと理解しよう。

まずは結論

イオンとは「原子が電気をびたもの」だよ。

(帯びるとは、「電気をもったもの」というイメージでOKだよ。)

 
原子が電気を帯びたもの?

うん。中学2年生で「原子」について学習をしたよね。

「水素原子」「酸素原子」「塩素原子」など、いろいろな種類の原子があったね。

水素原子
酸素原子
塩素原子

(あまり覚えていない人は、こちらの記事も見てみてね!)

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原子とは何か

これらの原子が電気をびる(もつ)と、それをイオンというんだよ。

例えば

水素原子が+のイオンを帯びる → 水素イオン(H

塩素原子が−のイオンを帯びる → 塩化物イオン(Cl

という具合だね。

あまり難しく考えずに「原子が電気を帯びたらイオン!」

と簡単に覚えることがポイントだよ!

 
わかりました!

ポイント

原子が電気を帯びたらイオンになる。

イオンのでき方

では続いて、原子がどのようにイオンを帯びる(もつ)ようになるのかを解説していくよ。

原子の構造(つくり)

原子がどのようにイオンになるかを知るためには、原子の構造こうぞうを知る必要があるよ。

ここでは例として、ヘリウム原子を見てみよう。

ヘリウム原子
 
この原子を詳しく見てみるんだね。

うん。そういうことだね。ヘリウム原子の構造は、下のようになっているんだよ。

ヘリウム原子の構造2

ヘリウム原子(他の原子も)は

  • 陽子
  • 中性子
  • 電子

という3つからできているんだね!

ポイント

原子は「陽子」「中性子」「電子」からできている。

(ただし水素原子は中性子が無いこともある)

また、原子の種類は「陽子の数」によって決まるんだよ。

下の図を見てみよう。これは「周期表」と呼ばれるものだよ。

周期表

原子の記号の上に数字が書いてあるね。

原子のNo.1、水素は陽子が1つ。No.2のヘリウムは陽子が2つ。No.3のリチウムは陽子が3つ。という感じだよ。

 
酸素はNo.8だから、陽子が8つなんだね。

うん。そういうこと!

陽子・中性子・電子とは

次に「陽子」「中性子」「電子」の性質を詳しく解説するよ。

陽子

ヘリウム原子の構造2

陽子は原子の中心にある、+の電気をもった粒のことだよ。

陽子が+の電気をもっていることは、とても重要だよ!

中性子

ヘリウム原子の構造2

中性子も原子の中心にある粒のことだよ。

中性子は+の電気も−の電気ももたないことに注目をしておこう。

また、陽子と中性子を合わせた、原子の中心となるものを「原子核」というよ。

この言葉も必ず覚えておこう。

ヘリウム原子の構造
 
陽子と中性子を合わせて、原子核という!

そして、基本的には陽子と中性子は結びついているから、「簡単に飛んでいくことは少ない。」ということも理解をしておこう。

電子

最後は「電子」だね。

ヘリウム原子の構造

電子は原子核のまわりをまわっている粒なんだ。

陽子と反対で、−の電気をもっていることが特徴だよ。

ポイント

電子は−の電気をもっている

また、電子は陽子・中性子と違い、他のところへ飛んでいってしまったり、反対に他のところから入り込んでくることがあるんだ。

原子核のまわりを飛んでいるので、原子や中性子と異なり不安定なんだね。

ポイント

電子が飛んでいったり、入り込んできやすいことも、イオンを考える上で大切なポイントだから確認しておこう!

陽イオンのでき方

では、陽イオンのでき方を考えていこう。陽イオンとは+の電気を帯びたイオンのことだよ。

ねこ吉、原子はどのような粒からできていたか覚えてる?

 
陽子・中性子・電子でしょ。

大正解。そしてその3つの粒の中で、出入りをしやすいのはどれだったかな?

 
「電子」だよ。外をまわっているから、飛んでいったり、入ってきたりしやすいんだよね。

素晴らしい。その通り!

つまりイオンは、原子の中の「電子」が出入りすることでつくられるんだ。

ポイント

イオンは電子が出入りすることでつくられる。

では、陽イオンのでき方を詳しく見ていこう。

今回はナトリウムイオンを例に見ていくよ。

(ナトリウムは、陽イオンになりやすい代表的な原子だよ。)

下の図がナトリウム原子。

ナトリウム原子

このナトリウム原子が、電子を失うと「ナトリウムイオン」という陽イオンになるんだ。

ナトリウムイオンのでき方

 Naというのがナトリウムイオンだね。

 
どうして電子を失うとプラスのイオンになるの?

ナトリウム原子は「陽子を11個」「電子を11個」もつ原子なんだ。

ナトリウム原子

この時点では、プラスとマイナスの個数が同じだね。(これを電気的に中性)というよ。

だけどさっきの図のように、電子が1個飛んでいってしまうとどうだろう。

ナトリウムイオンのでき方

今度は「陽子が11個」「電子が10個」となってしまうね。

 
電子が1個飛んでいったからだね。

その通り。つまり+の電気をもつ陽子が11個。−の電気をもつ電子が10個になるね。

プラスが1つ多いから、ナトリウムイオンはNaとなるんだね。

このように、プラスが1つ多いイオンを「一価いっかの陽イオン」というよ。

ナトリウム原子は普通、「一価の陽イオン」にしかならないよ。

Na2+という二価の陽イオンや

Naという一価の陰イオンにはならないと覚えておこう。

この変化を式で表すと下のようになるよ。

ナトリウム原子がナトリウムイオンになる変化

eとは電子のことだよ。

 
ナトリウム原子が、ナトリウムイオンと電子に分かれたってことだね。

うん。そういうことだね。これで陽イオンのでき方の解説を終わるよ。

いろいろな種類の陽イオンは、このページの最後にまとめるね。

では続いて、陰イオンのでき方を確認しよう。

陰イオンのでき方

では、陰イオンのでき方を考えていこう。陰イオンとは−の電気を帯びたイオンのことだよ。

 
陽イオンの反対だね。

その通り、陽イオンは「原子が電子を失う」ことでつくられるイオンだったね。

陰イオンは反対に、「原子が電子を受けとる」ことでつくられるイオンなんだ。

ポイント

陰イオンは原子が電子を受けとることでつくられる

では、陰イオンのでき方を詳しく見ていこう。

今回は塩化物えんかぶつイオンを例に見ていくよ。

(塩素原子がイオンになったものを「塩化物イオン」というよ。塩素は、陰イオンになりやすい代表的な原子だよ。)

下の図が塩素原子。

塩素原子

この塩素原子が、電子を受けとると「塩化物イオン」という陰イオンになるんだ。

塩化物イオンのできかた

 Clというのがナトリウムイオンだね。

 
どうして電子を受けとるとマイナスのイオンになるの?

塩素原子は「陽子を17個」「電子を17個」もつ原子なんだ。

塩素原子

この時点では、プラスとマイナスの個数が同じだね。(これを電気的に中性)というよ。

だけどさっきの図のように、電子を1個受けとるとどうだろう。

塩化物イオンのできかた

今度は「陽子が17個」「電子が18個」となってしまうね。

 
電子を1個受け取ったからだね。

その通り。つまり+の電気をもつ陽子が17個。−の電気をもつ電子が18個になるね。

マイナスが1つ多いから、塩化物イオンはClとなるんだね。

このように、マイナスが1つ多いイオンを「一価いっかの陰イオン」というよ。

塩素原子は普通、「一価の陰イオン」にしかならないよ。

Cl2−という二価の陰イオンや

Clという一価の陽イオンにはならないと覚えておこう。

この変化を式で表すと下のようになるよ。

塩素原子が塩化物イオンに変化

eとは電子を表す記号だったね。

 
塩素原子が電子を受けとり、塩化物イオンになったんだね。

うん。そういうことだね。これで陰イオンのでき方の解説を終わるよ。

では最後に、重要な陽イオンと陰イオンをまとめよう!

中学生が覚えるべきイオンのまとめ

陽イオン

赤字は特に重要なもの

水素イオンナトリウムイオンカリウムイオン銀イオン
H⁺Na⁺K⁺Ag⁺
アンモニウムイオン銅イオンカルシウムイオン亜鉛イオン
NH₄⁺Cu²⁺Ca²⁺Zn²⁺
バリウムイオンマグネシウムイオン鉛イオンニッケルイオン
Ba²⁺Mg²⁺Pb²⁺Ni²⁺
コバルトイオンマンガンイオン鉄イオンアルミニウムイオン
Co²⁺Mn²⁺Fe²⁺Al³⁺

陰イオン

赤字は特に重要なもの

塩化物イオンヨウ化物イオン硫化物イオン水酸化物イオン
Cl⁻I⁻S²⁻OH⁻
硝酸イオン硫酸イオン炭酸イオン酢酸イオン
NO₃⁻SO₄²⁻CO₃²⁻CH₃COO⁻

これで中学生のイオンに関する解説を終わるよ。

イオン式をしっかりと覚えたい人はこちらのページを見てみてね!

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