イオン化合物：化学式と命名法

電子を失いやすい原子で構成された元素（金属）は、電子を得やすい原子で構成された元素（非金属）と反応し、完全な電子移動によってイオンを生成することができます。 この移動によって形成された化合物は、反対に帯電したイオン間の静電引力（イオン結合）によって安定します。

周期表の右端から左に向かって、非金属元素は電子を得やすく、周期表の次の希ガスの原子と同じ数の電子で陰イオンを形成することがよくあります。 そして負の電荷は、希ガスから左に移動した族の数に等しくなります。 つまり、17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 の原子は 2 つの電子を獲得し、 2 電荷のイオンを形成します。 例えば、 8 つの陽子と 8 つの電子を持つ中性酸素原子は、 2 つの電子を容易に獲得します。 その結果、陰イオンは 8 陽子、 10 電子、および 2 電荷を持ち、 O^{2 −}として記号化されます。 陰イオン、 O^{2 −}は、次の希ガスであるネオンと同数の電子を持っています。 陰イオンの名前は非金属元素の名前で、末尾が -ide という接尾語に置き換えられています。したがって、 O^{2 −}はオキサイド、酸化物と呼ばれます。

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します。

すべてのイオン化合物において、陽イオンの正電荷の合計数は陰イオンの負電荷の合計数と等しくなります。 したがって、イオン化合物は、陽イオンと陰イオンを含む場合でも、電気的には中性です。 イオン化合物の式には、正電荷と負電荷の数が等しくなるようにイオンの比率を設定する必要があります。

たとえば、化合物にAl³⁺ および O²⁻の形式でアルミニウムと酸素が含まれている場合、化合物の式は Al₂O₃ となります。 それぞれが 3+ の電荷を持つ 2 つのアルミニウムイオンが 6 つの正電荷を与え、それぞれが 2 −の電荷を持つ 3 つの酸化物イオンが 6 つの負電荷を与えます。 このため、化合物は正電荷と負電荷の数が同じになり、電気的に中性です。

多くのイオン化合物には、陽イオン、陰イオン、またはその両方として多原子イオンが含まれています。 多原子イオンは結合した原子のグループで、離散的な単位として機能し、全体として電荷を持っています。 単純なイオン化合物と同様に、これらの化合物も電気的に中性である必要があります。そのため、多原子イオンを離散的な単位として扱うことで、その組成を予測できます。 式では、単位として動作する多原子イオンを示すために丸括弧が使用されます。 たとえば、骨の鉱物の 1 つであるリン酸カルシウムの式は Ca₃(PO₄)₂ です。 この化合物には、1 つのリン原子と 4 つの酸素原子で構成され、全体の電荷が 3 −の多原子イオン PO₄^{3&minusが含まれています。 この式は、 2 つのPO₄3&minusグループ（合計で 6 つの負の電荷）ごとに 3 つの Ca2+イオン（合計 6 つの正の電荷）があることを示しています。 化合物は電気的に中性で、その式は 3 つの Ca 、 2 つの P 、 8 つの O 原子の合計数を示します。}

イオン化合物は、構成するイオンの相対的な数を示す式で表されます。 単原子イオン（ NaCl など）のみを含む化合物や多原子イオン（ CaSO₄ など）を含む多くの化合物の場合、これらの式は実験式にすぎません。 しかし、多原子イオンを含む一部のイオン化合物の式は実験式ではありません。 たとえば、イオン化合物のシュウ酸 ナトリウムは Na⁺とC₂O₄²⁻イオンを 2 ： 1 の比率で組み合わせたもので構成され、その式はNa₂C₂O₄と記述されます。

イオン化合物の命名法

単原子イオンを含む二元化合物の名前は、陽イオンの名前（金属の名前）に続いて陰イオンの名前（非金属元素の名前と末尾が -ide で置き換えられたもの）で構成されます。 たとえば、 Na₂O の名前はsodium oxide、酸化ナトリウムです。

多原子イオンを含む化合物は、単原子イオンのみを含む化合物と同様に命名されます。つまり、まず陽イオンを命名し、次に陰イオンを命名します。 たとえば、 CaSO₄の名前はcalcium sulfate、硫酸カルシウムです。

ほとんどの遷移金属と一部の主要族金属は、異なる電荷を持つ 2 つ以上の陽イオンを形成できます。 これらの金属と金属以外との化合物は、二元化合物と同じ方法で命名されます。ただし、金属イオンの電荷は、金属名の後の丸括弧内にローマ数字で指定されます。

金属イオンの電荷は、化合物の組成と陰イオンの電荷から求められます。 たとえば、鉄と塩素の二元イオン化合物では、鉄は通常 2+ または 3+ の電荷を示し、 2 つの対応する化合物の式は FeCl₂と FeCl₃ です。 このような場合、金属イオンの電荷は、金属名のすぐ後の丸括弧内にローマ数字として含まれます。 この 2 つの化合物は、それぞれ塩化鉄（ II ）および塩化鉄（ III ）と呼ばれます。

結晶の一体型成分として水分子を含むイオン化合物を水和物と呼びます。 イオン水和物の名前は、化合物の各式単位に関連付けられた水分子の数を示す無水化合物（「水和しない」化合物）の名前に用語を追加することで得られます。 追加された単語は、水分子の数を示すギリシャ語の接頭辞で始まり、「水和物」で終わります。 例えば、無水化合物の硫酸銅（ II ）は、 5 つの水分子を含む水和物、硫酸銅（ II ）五水和物としても存在します。 洗濯ソーダは、 10 個の水分子を含む炭酸ナトリウム水和物の一般的な名称です。分類に基づく名称は炭酸ナトリウム10水和物です。

イオン性水和物の式は、垂直方向に中央となる点、水分子の数を表す係数、そして水の式を付加することによって記述されます。 例えば、硫酸銅（ II ）五水和物は CuSO₄∙5H₂Oと表記されます。

本書は 、 Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 2.6 ： Molecular and Ionic Compounds and Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 2.7 ： Chemical Nomenclatureから引用しています。