2.11: イオン結合
概要
より安定な電子配置になるため原子が電子を獲得したり失うと、原子はイオンを形成します。イオン結合は、反対の電荷を持つイオン間で生じる静電引力です。イオン性化合物は固体の時は硬くてもろく、水中ではそれらを構成するイオンに解離する場合があります。 対照的に、共有結合化合物は、化学反応によって破壊されない限り、そのままの状態で残存します。
反対電荷はイオン化合物内でイオンを共有します
イオン結合は、反対の電荷を持つイオン間の可逆的な静電相互作用です。反応性が最も高い元素（化学反応を受けやすい元素）は、1 つの価電子のみを持つ元素（カリウムなど）ともう 1 つの価電子を必要とする元素（塩素など）が含まれます。
電子を失ったイオンは正の電荷を持ち、陽イオンと呼ばれます。電子を得たイオンは負の電荷を持ち、陰イオンと呼ばれます。陽イオンと陰イオンは、それらが形成する化合物の正味の電荷が0になるような比率で結合します。例えば、塩化カリウム（KCl）という化合物は、カリウムの電荷が＋1、塩化イオンの電荷が-1であるため、各カリウムに対して塩化物1個のイオンを含んでいます。塩化マグネシウム（MgCl2）という化合物は、マグネシウムイオンの電荷が+2なので、各マグネシウムに対して塩化物イオン2個を含みます。
水中でイオンは互いに分離します
イオン化合物が個体のとき、静電力で強く結合します。イオン化合物の融点は非常に高い傾向にあるため、一般的に地表では固体として存在します。しかし、イオン結合は共有結合ほど強くありません。なぜなら、イオンは水などの液体との化学反応で分離したり、溶解したりするからです。水に溶けたイオンは化学反応を起こしていると言われ、多くのイオンはこの状態で電流を流すことができます。
生命システムに重要な電解質
電解質とは、水に溶けて電気を流すことができるイオンのことです。生命システムにおいて、電解質は、細胞膜を横切る溶液のバランス、浸透圧の調節に不可欠になります。また、電解質は筋肉の収縮や神経の活動電位など細胞膜間の電荷を利用した重要な生物学的プロセスにも貢献します。一般的な生体電解質には、カルシウムイオン（Ca2+）、ナトリウムイオン（Na+）、マグネシウムイオン（Mg2+）、カリウムイオン（K+）、リン酸イオン（PO43-）、塩化物イオン（Cl-）などがあります。
電解質のバランスが崩れると、重篤な症状をきたしたり死に至ることもあります。電解質のバランスが崩れるもっとも一般的な例の一つに、血中のナトリウムが不足する低ナトリウム血症があります。低ナトリウム血症は他の病気の症状として現れることもあれば、ナトリウムを十分に補給せずに水を大量に摂取した場合に起こることもあります。この重篤な症状の治療では、脳や心臓、他の臓器が正常に機能できるよう体のナトリウムバランスを取り戻すことが目指されます。
