イオンの基本きほん

date2026-07-14document_iddoc_b39e35c6bf225af54eb8d733d2d6106adescriptionイオンを、電子の授受によって電荷をもった化学種として定義し、電離・電荷保存・水溶液中の読み方へ接続する。prerequisites化学結合の基本 / 物質量とモルtype講義statusactive

chemistrytheoreticalhighschoollecture

1導入どうにゅう

この講義こうぎでは、イオンionを電子でんしの授受じゅじゅによって電荷でんかをもった化学種かがくしゅchemical speciesとして解説かいせつする。

酸さんと塩基えんき、沈殿ちんでん、電池でんち、電気分解でんきぶんかいは、見みた目めは別べつの単元たんげんである。しかし水溶液すいようえきの中なかで何なにが存在そんざいし、電荷でんかがどう保存ほぞんされるかを追跡ついせきする点てんでは同おなじである。

2用語ようごと定義ていぎ

イオンionとは、原子げんしまたは原子団げんしだんが電子でんしを失うしなう、または受うけ取とることによって電荷でんかをもった化学種かがくしゅchemical speciesである。

陽ようイオンcationとは、正せいの電荷でんかをもつイオンである。

陰いんイオンanionとは、負ふの電荷でんかをもつイオンである。

電離でんりionizationとは、物質ぶっしつがイオンへ分わかれる、またはイオンを生しょうじる過程かていである。

電解質でんかいしつelectrolyteとは、水みずに溶とけるなどしてイオンを生しょうじ、水溶液すいようえきが電気でんきを通とおす物質ぶっしつである。

3方針ほうしん

イオンが出でる問題もんだいでは、次つぎの順序じゅんじょで読よむ。

粒子りゅうしが電子でんしを失うしなったのか、受うけ取とったのかを確認かくにんする。
電荷でんかの符号ふごうと大おおきさを書かく。
反応式はんのうしきや溶液全体ようえきぜんたいで電荷でんかが保存ほぞんされているかを確認かくにんする。
水溶液すいようえきでは、実際じっさいに動うごけるイオンを主役しゅやくとして考かんがえる。

4直感的ちょっかんてきな説明せつめい

中性ちゅうせいの原子げんしは、正せいの電荷でんかをもつ原子核げんしかくと、負ふの電荷でんかをもつ電子でんしの数かずがつり合あっている。電子でんしを失うしなうと正せいの電荷でんかが余あまるので陽ようイオンになり、電子でんしを受うけ取とると負ふの電荷でんかが余あまるので陰いんイオンになる。

5厳密げんみつな説明せつめい

5.1原理げんり 1：電子でんしを $m$ 個こ失うしなうと $m +$ のイオンになる

仮定かていとして、中性ちゅうせいの原子げんしが電子でんしを $m$ 個こ失うしなうとする。結論けつろんは、その化学種かがくしゅの電荷でんかが $m +$ になることである。

証明しょうめいする。中性ちゅうせいの原子げんしでは、原子核げんしかくの正電荷せいでんかと電子でんしの負電荷ふでんかが打うち消けし合あう。電子でんし 1 個こは $-$ の電荷でんかをもつので、これを $m$ 個こ失うしなうと、負電荷ふでんかが $m$ 個分こぶん減へる。したがって正電荷せいでんかが $m$ 個分こぶん過剰かじょうになり、電荷でんかは $m +$ である。□

5.2原理げんり 2：電子でんしを $m$ 個こ受うけ取とると $m -$ のイオンになる

仮定かていとして、中性ちゅうせいの原子げんしが電子でんしを $m$ 個こ受うけ取とるとする。結論けつろんは、その化学種かがくしゅの電荷でんかが $m -$ になることである。

証明しょうめいする。電子でんしは負ふの電荷でんかをもつ。中性ちゅうせいの原子げんしへ電子でんしを $m$ 個こ加くわえると、負電荷ふでんかが $m$ 個分こぶん過剰かじょうになる。したがって全体ぜんたいの電荷でんかは $m -$ である。□

5.3保存則ほぞんそく 3：電離式でんりしきでは物質量ぶっしつりょうと電荷でんかの両方りょうほうを保存ほぞんする

仮定かていとして、塩化えんかナトリウムが水中すいちゅうで

N a C l \to N a^{+} + C l^{-}

と電離でんりするとする。結論けつろんは、 $N a C l$ 1 mol から $N a^{+}$ 1 mol と $C l^{-}$ 1 mol が生しょうじ、全体ぜんたいの電荷でんかは 0 のままであることである。

証明しょうめいする。式しきの係数けいすうは粒子数比りゅうしすうひであるから、 $N a C l$ 1 個こにつき $N a^{+}$ 1 個こと $C l^{-}$ 1 個こが生しょうじる。アボガドロ定数ていすうで割わっても比ひは変かわらないので、物質量比ぶっしつりょうひも $1 : 1 : 1$ である。また右辺うへんの電荷でんかは $(+ 1) + (- 1) = 0$ であり、左辺さへんの中性ちゅうせいな $N a C l$ と等ひとしい。□

6見分みわけ方かた

状況じょうきょう	見みるもの
$N a^{+}$ 、 $C l^{-}$ のような記号きごう	電荷でんかの符号ふごうと大おおきさ
水溶液すいようえきが電気でんきを通とおす	動うごけるイオン
沈殿ちんでんが生しょうじる	組くみ合あわさって水みずに溶とけにくいイオン
電池でんちや電気分解でんきぶんかい	電子でんしを渡わたすイオンと受うけ取とるイオン

7どこまで成立せいりつするか

高校化学こうこうかがくでは、イオンを整数電荷せいすうでんかをもつ粒子りゅうしとして扱あつかう。これは酸塩基さんえんき、沈殿ちんでん、酸化還元さんかかんげんを読よむには十分じゅうぶんである。ただし共有結合性きょうゆうけつごうせいが強つよい物質ぶっしつでは、電荷でんかの偏かたよりは完全かんぜんな電子移動でんしいどうではなく部分電荷ぶぶんでんかとして現あらわれることがある。

8最終形さいしゅうけい

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")] 電子を失う \Rightarrow 陽イオン

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")] 電子を受け取る \Rightarrow 陰イオン

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")] 水溶液では動けるイオンと電荷保存を見る

9一言ひとことでいうと

イオンは、電子でんしの過不足かぶそくを電荷でんかとして背負せおった化学種かがくしゅchemical speciesであり、水溶液すいようえきの反応はんのうを読よむための基本単位きほんたんいである。