イオン結合とイオンからなる物質

1.イオン結合

陽イオンと陰イオンは、静電気的な引力によって互いに引き合って結びつく(結合する)。この化学結合をイオン結合という。一般に、金属元素と非金属元素が結びつくときは、イオン結合になる。

例えば、NaとClが図のように結びつくと塩化ナトリウムができる。

2.イオン結晶

原子、分子、イオンなどの粒子が規則正しく並んでできた固体を結晶といい、イオン結合でできた結晶をイオン結晶という。

イオン結晶には次のような共通の性質がある

  • 陽イオンと陰イオンの静電気的な引力が強いため、融点が高い
  • イオン結合の結合力が大きいので一般に硬いが、もろくて特定の方向に割れやすい※
  • 固体のままでは電気を通さないが、融解したり、水に溶かしたりすると電気を通す

※これは力を加えることによって結晶中の粒子の位置がずれ、同種の電気を持つイオン同士が互いに向かい合うことになり、反発力が働くためと考えられる。

3.組成式

イオンからなる物質は、イオンの種類と割合を元素記号で示した組成式で表す。

例えば、塩化ナトリウム(ナトリウムイオンNa+と塩化物イオンCl-からなる)の組成式はNaClとなる。また、塩化カルシウム(カルシウムイオンCa2+と塩化物イオンCl-からなる)の組成式はCaCl2となる。

陽イオン\陰イオン

Cl塩化物イオン

OH水酸化物イオン

O2-酸化物イオン

SO42-硫酸イオン

Na+ナトリウムイオン

NaCl
塩化ナトリウム
NaOH
水酸化ナトリウム
Na2O
酸化ナトリウム
Na2SO4
硫酸ナトリウム

Ca2+カルシウムイオン

CaCl2
塩化カルシウム
Ca(OH)2
水酸化カルシウム
CaO
酸化カルシウム
CaSO4
硫酸カルシウム

Al3+アルミニウムイオン

AlCl3
塩化アルミニウム
Al(OH)3
水酸化アルミニウム
Al2O3
酸化アルミニウム
Al2(SO4)3
硫酸アルミニウム

イオン結晶の組成式では、必ず次の関係式が成り立つ。

陽イオンの価数×陽イオンの数=陰イオンの価数×陰イオンの数

なお、陽イオン(または陰イオン)の数は、下図のように相手のイオンの価数と同じになる。