イオンとイオン電荷

通常の化学反応では、各原子の陽子と中性子を含む原子核は変化しないため、それぞれの元素を識別できます。 しかし、電子は他の原子から移動したり、他の原子に移動して失われたり、他の原子と共有したりすることで原子に追加することができます。 原子間の電子の移動と共有は、元素の化学反応に影響を与えます。 一部の化合物の生成中、原子は電子を獲得または失うことで、イオンと呼ばれる電気的に帯電した粒子を形成します。

原子が電子を失うと、陽イオンと呼ばれる正のイオンが形成されます。 陽イオンは電子よりも多くの陽子を持っています。 同様に、原子が電子を得ると、陰イオンと呼ばれる負のイオンが形成されます。 陰イオンは陽子よりも多くの電子を持っています。

周期表は、原子が陰イオンまたは陽イオンを形成するかどうか、およびその結果生じます。イオンの電荷を予測するのに役立ちます。 周期表の左端から右に向かって、主要グループの金属原子は十分な電子を失い、前の希ガス原子と同じ数の電子を持つようになります。 これらはグループ番号と同じ電荷を持つ陽イオンを形成します。 具体的には、アルカリ金属（1族 ）の原子がは1 つの電子を失い、 1 つ電荷の多い陽イオンを形成します。そしてアルカリ土類金属（2族 ）は 2 つの電子を失い、 2 つ電荷の多い陽イオンを形成する、と続きます。 例えば、 20 個の陽子と 20 個の電子を持つ中性カルシウム原子は、容易に2 個の電子を失います。 その結果、 20 個の陽子、 18 個の電子、および 2つ電荷の多い陽イオンが発生します。 それは先の希ガスやアルゴンの原子と同じ数の電子を持ち、 Ca²⁺ という記号で表されます。 金属イオンの名前は、その金属イオンが形成される金属原子の名前と同じであるため、 Ca²⁺ はカルシウムイオンと呼ばれます。

周期表の右端から左に向かって、一般に非金属元素の原子は、周期表の次の希ガス原子と同じ電子数となるような電子を得ます。 これらは、希ガスから左に移動した族数に等しい負電荷を持つ陰イオンを形成します。 たとえば、17族 の元素 ( 希ガスの 1 つ左の族 ) の原子は 1 つの電子を獲得し、 1- 電荷の陰イオンを形成します。 16族 の元素 (2 つ左の族 ) の原子は 2 つの電子を獲得し、 2- 電荷のイオンを形成する、と続いていきます。 例えば、 35 個の陽子と 35 個の電子を持つ中性臭素原子は、 1 個の電子を得て 36 個の電子を提供します。 これにより、 35 陽子、 36 電子、 1- 電荷の陰イオンとなります。 それは次の貴ガス、クリプトンの原子と同じ数の電子を有し、 Br⁻ の記号で表されます。

イオンの電荷と周期表上の族の位置との間の傾向は、多くの場合、ガイドとして使用できます。 ただし、周期表の中心に向かうにつれ予測値が減少します。 遷移金属やその他の金属では、周期表内の位置によって予測できない可変電荷が発生することがよくあります。 たとえば、銅は 1+ または 2+ の電荷でイオンを形成し、鉄は 2+ または 3+ の電荷でイオンを形成できます。

本文は 、 Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 2.6 ： Molecular and Ionic Compounds から引用しています。