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!高校の問題もこれでOK!


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イオン式とは?価数とは?書き方や語呂合わせの覚え方まとめ

 

イオン式とは?

 

そもそも、イオンとは何なのでしょうか。

「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」

百科事典を読んで読んでもわかりづらいですよね。

最初に図を使ってイオンを説明します。

 

イオン式

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。この充填される電子の数が元素の種類を特徴づけています。

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となります。もう一度いいます、希ガスの状態が最も安定です。

例えばリチウムLiについて、

イオン式

原子は安定な状態を取りたがります。どんな原子も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っていうのは、大変な仕事なんです。

ですから電子を足したり、増やしたりが少ない手順で希ガスの電子配置を取るように仕事します。

 

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。

 

イオン式をもっと詳しく解説

 

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。

このイオンを表した化学式をイオン式と言います。この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時になかなかの曲者なんですね。

それでは、イオン式の名称について

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、つまり、S2-と表します。

ただし、例外が多いんです!

以下、命名の法則性とよく出るイオン式の名前に慣れてもらいために一覧を出しますが、

価数 名称 イオン式
1 水素イオン H
1 リチウムイオン Li
1 ナトリウムイオン Na
1 カリウムイオン K
1 ルビジウムイオン Rb
2 ベリリウムイオン Be2
2 マグネシウムイオン Mg2
2 カルシウムイオン Ca2
2 ストロンチウムイオン Sr2
2 バリウムイオン Ba2
2 亜鉛イオン Zn2
3 アルミニウムイオン Al3
2 鉛(Ⅱ)イオン Pb2
3 クロム(Ⅲ)イオン Cr3
2 マンガン(Ⅱ)イオン Mn2
2 鉄(Ⅱ)イオン Fe2
3 鉄(Ⅲ)イオン Fe3
2 ニッケル(Ⅱ)イオン Ni2
2 銅(Ⅱ)イオン Cu2
1 銀イオン Ag
2 酸化物イオン O2
2 硫化物イオン S2
1 フッ化物イオン F
1 塩化物イオン Cl
1 臭化物イオン Br
1 ヨウ化物イオン I
1 水酸化物イオン OH
1 シアン化物イオン CN
2 炭酸イオン CO32
1 炭酸水素イオン HCO3
1 酢酸イオン CH3COO
2 シュウ酸イオン C2O42
1 硝酸イオン NO3
2 硫酸イオン SO42
2 亜硫酸イオン SO32
1 硫酸水素イオン HSO4
3 リン酸イオン PO43
1 チオシアン酸イオン SCN

 

ここで注目してほしいのが金属イオンについてです。

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んです。

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もつ金属ではカッコの中に価数を書きます。

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。

 

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+

これだけです。

後は全部2価だと思っていいです。

 

イオン式③2価の金属

 

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+

 

イオン式⑤クロム

 

金属の価数は圧倒的に2価が多いです。

ですので、2価以外のものを積極的に覚えましょう。

ちなみに、Cr6+、Cr3+について

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

と何度も口に出したのを思い出します。

 

イオン式⑥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)くらいしか出てきませんので、覚えちゃいましょう。

 

イオン式⑦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します。

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。

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。

 

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。

他は全部遷移元素です。

 

周期表を使った覚え方

 

周期表を見ればいいのですが、一般に価数については縦で覚えますよ~。

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

 

次に、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

 

最後に、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

 

私は基本的に学校で教わった覚え方しかしりませんが、このあたりは学校の先生や参考書によってまちまちなので覚えやすいものを参考にしてください。

 

イオン式を覚える時に、周期表の縦で覚えるのをおすすめします。

金属イオンは複数の価数をもつことがありますが、基本的に2価です。例外を覚えてしまえばおしまいです。

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、命名後カッコ付けで価数も書きます。数字はローマ数字です。

 

おまけ

 

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

CrO42-・・・黄色

Cu2+・・・青色

Cr2O72-・・・赤橙色

Mn2+・・・淡赤色

MnO4-・・・赤紫色

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