イオン式とは？価数とは？書き方や語呂合わせの覚え方/暗記法まとめ！高校化学の問題の解き方も

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高校化学で頻出の「イオン式」の解説と、効率的な暗記方法をお伝えします！

筆者

イオン式とは？

そもそも、イオンとは何なのでしょうか。

百科事典には下のように書かれていますが、分かりづらいですよね。

「中性の原子，原子団または分子が1個または数個の電子を失うか，逆に過剰の電子を得て電荷をもつ状態になったもの。電子を失ったものは正電荷を帯びて陽イオン (カチオン) となり，電子を得たものは負電荷を帯びて陰イオン (アニオン) となる。その電気量は電気素量の整数倍で，その倍数をイオンの電荷数という。電荷数は周期表における元素の族と関係している。たとえばアルカリ金属は電荷数＋1のイオンに，ハロゲンは電荷数-1のイオンとなる。イオンは電解質溶液中やイオン結晶の中に存在する。気体の場合は，放電やX線，電子，陽子などの放射線照射によって生成する。イオンは元素記号の右肩にイオン価と電荷の符号をつけ，Na+ ，Fe3+ ，または Cl- のように表現する。

引用：https://kotobank.jp/word/%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%B3-29970

図を使ってイオンを説明していきましょう！

筆者

簡易的な原子を見ると、原子核を中心に電子殻がK殻からL、M・・・と構成されています。

そしてそれぞれの充てんできる電子の数は決まっています。

K殻２個、L殻は８個・・・となっています。

充填される電子の数が元素の種類を特徴づけています。

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希ガスは超安定！

その中で、希ガスと呼ばれるグループ（周期表では列のことを示していて、族といいます）の電子配置で最も安定しています。

「希ガスの状態が一番安定している」ことはとても大切なので、忘れないようにしましょう！

下の図をご覧ください。

例えばリチウムLiについて、どんな原子も安定した希ガスの電子配置を取りたがります。

しかし電子を何個も抜いたり足したりするのは、大変な作業です。

ですから電子の足し引きが少ない手順で、希ガスの電子配置を取るように仕事をします。

Liの場合、一番外側の１つの電子を取ることで、ヘリウムHeと同じ電子２個の状態になります。

Liは本来電子３個ですが、１個の電子を引き抜くことで電子が２個になり、Heと同じ電子配置の状態になっています。

この状態をイオンと言います。

電子を抜き取ったとき「抜き取った数＋正の符号」。

Liでは、Li⁺と書き、リチウムイオンといい、陽イオンと総称されます。

電子を加えたとき「抜き取った数+負の符号」となります。

一般的な原子では、「陽子の数＝電子の数」です。

イオンでは、「陽子の数＞電子の数」または「陽子の数＜電子の数」となります。

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イオン式をもっと詳しく解説します！

イオンになったとき、化学式の右肩に価数と符号を書きます。

ちなみに１価（1つの電子を抜いたり、足したりする）の場合は符号のみで表します。

イオンを表した化学式をイオン式と言います。

イオン式の作り方は簡単なんですが、受験に向けて覚えるのはそれなりに大変です。

イオン式の名称の解説

陽イオンについては「“元素名”＋“イオン”」です。

H+の時には「水素イオン」、陰イオンについては「元素名から“素”という字を引く＋“化物イオン“」となり、S2-と表します。

ただし例外が多いので、気を付けて覚えなければいけません！

命名の法則性とよく出るイオン式を表にまとめたので、ぜひ参考にしてください。

ここで注目してほしいのが「金属イオン」。

金属の価数は色々あって覚えるのが面倒くさそうですが、覚えることは意外に少ないです。

ここで一度おさらいしてみましょう。

まず遷移元素で複数価数を持つ金属は、「カッコの中に価数を書く」。

そして「数字はローマ数字を書く」ことが決められています。

酸化銅（I）や酸化銅（II）というようになります。

実際に例を見ながら理解していきましょう！

筆者

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イオン式①1価の金属

アルカリ金属Na⁺、 K⁺、etc.

銀Ag⁺

これだけです！

イオン式②3価の金属

鉄Fe³⁺（2価も有り）

アルミニウムAl³⁺

これだけ。

後は全部2価だと考えてください！

筆者

イオン式③2価の金属

金属の価数は圧倒的に2価が多いです。

アルカリ土類金属Mg²⁺、 Ca²⁺、 Ba²⁺

亜鉛Zn²⁺

銅Cu²⁺

鉄Fe²⁺

鉛Pb²⁺

ニッケルNi²⁺

マンガンMn²⁺

スズSn²⁺

イオン式④その他

クロムCr⁶⁺、Cr³⁺

銅Cu⁺ (普通は2価）

水銀Hg⁺、Hg²⁺

スズSn⁴⁺

Cr⁶⁺、Cr³⁺の補足

クロム酸は酸性にしても、塩基性にしても6価のままです。

ただし酸性で還元剤があれば、6価のクロムが３価になります。

「さおに秋」

さ・・・酸性

お・・・オレンジ

に・・・二クロム酸

あ・・・アルカリ性

き・・・黄色

と何度も口に出して覚えておきましょう！

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イオン式⑤銅

1価の銅に関しては、ヨウ化銅（I）とフェーリング反応に使われれる酸化銅（I）あたりしか出てきません。

難しいことは考えず、とりあえず覚えちゃいましょう。

イオン式⑥マンガン

Mnは酸化還元反応では、赤紫色のMn⁷⁺（過酸化マンガン）から淡赤のMn²⁺（マンガン（II）イオン）になります。

ここで注意してほしいのは、「Mn自体が反応する場合に価数が変化する」という点。

M⁴⁺（二酸化マンガン）からM²⁺（塩化マンガン）への化学反応も価数変化の問題で有名だと思います。

マンガンは触媒にも広く使われていますが、触媒の場合はそれ自体が反応しませんので、価数も変わりません。

ちなみにアルカリ金属、アルカリ土類金属、亜鉛、アルミニウム、水銀は典型元素です。

他は全て遷移元素です。

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周期表を使った覚え方のコツ！

周期表を見ながら覚えていく場合は、価数を縦に覚えていきます！

筆者

1価の陽イオン

１価の陽イオンになるのは、水素と１族のアルカリ金属です。

Ｈ　・　Ｌｉ　・　Ｎａ　・　Ｋ　・　Ｒｂ　・　Ｃｓ　・　Ｆｒ

覚え方「Ｈなリナちゃんカルビくすねてフランスへ」

2価の陽イオン

２価の陽イオンになるのは、２族のアルカリ土類金属です。

Ｂｅ　・　Ｍｇ　・　Ｃａ　・　Ｓｒ　・　Ｂａ　・　Ｒａ

覚え方「便利なマグからストロー、バラ」

1価の陰イオン

１価の陰イオンになるのは、１７族のハロゲンです。

Ｆ　・　Ｃｌ　・　Ｂｒ　・　Ｉ　・　Ａｔ

覚え方「ふっくらシュウマイいいいあした」

2価の陰イオン

２価の陰イオンになるのは、１６族のカルコゲンです。

Ｏ　・　Ｓ　・　Ｓｅ　・　Ｔｅ　・　Ｐｏ

覚え方「押す、背、鉄砲」

暗記法は先生や参考書によって変わるものなので、自分が覚えやすいものを採用していきましょう！

筆者

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イオン式の暗記のポイント

金属イオンは複数の価数を持つことがありますが、基本的に２価です。

「2価でないもの」覚えることで、効率的に攻略できます。

陽イオンについては「“元素名”＋“イオン”」です。

H+の時には「水素イオン」、陰イオンについては「元素名から“素”という字を引く＋“化物イオン“」となります。

複数価数ある場合、カッコ付けで、ローマ数字で価数を書きます。

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補足：イオンの色

せっかくなので、イオンの色についても覚えてしまいましょう。

Fe²⁺・・・淡緑色

Cr³⁺・・・暗緑色

Fe³⁺・・・黄褐色

CrO₄^2-・・・黄色

Cu²⁺・・・青色

Cr₂O₇^2-・・・赤橙色

Mn²⁺・・・淡赤色

MnO^4-・・・赤紫色