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単語帳
高校1~高校2年生 (15-17歳)

イオン結合

Ionic Bond

イオン結合は、金属が電子を失い非金属が電子を得てできた陽イオンと陰イオンが静電引力で結びつく結合です。 クーロンの法則では距離が近いほど引力が強く、格子エネルギーはイオン電荷が大きく半径が小さいほど大きくなります。 イオン結晶では陽イオンと陰イオンが規則正しく並び、固体では不導体でも溶融や水溶液では電気を通します。 このページではイオン間距離を変えてクーロン力の変化を見、NaCl結晶格子を調べます。

イオン結合はどう生じるか?
3
💡 例え:磁石のN極とS極
①Na(金属)は電子1個を失い Na⁺ 陽イオン
②Cl(非金属)は電子1個を得て Cl⁻ 陰イオン
③陽イオンと陰イオンが静電気的引力で結合
④距離が近いほど引力が強くなる(1/r²)
クーロンの法則と格子エネルギー
クーロンの法則
F = kq1 q2r2
q:イオンの電荷、r:イオン間距離、k:クーロン定数
格子エネルギー
U ∝ |q₁||q₂| / r
イオン結合の強さの尺度 — 大きいほど強い
🔍 格子エネルギーと物理的性質
①イオン電荷大 → 格子エネルギー↑(MgO > NaCl)
②イオン半径小 → 格子エネルギー↑
③格子エネルギー↑ → 融点↑、沸点↑
④イオン結合性物質 = 高融点+結晶構造
イオン結晶の構造
💡 イオン結合性物質の特性
①結晶構造:陽イオンと陰イオンが規則配列
②高融点·沸点(NaCl:801℃)
③固体状態で絶縁体
④融解·水溶液で導電(イオンが自由移動)
⑤割れやすい(同電荷層が出会うと反発)
実際に解いてみる
例題 1
ナトリウムイオン(Na⁺)と酸化物イオン(O²⁻)からなるイオン結合化合物の化学式を求めよ。
1
各イオンの電荷を確認する。
Na⁺ 電荷 +1, O²⁻ 電荷 −2
2
電荷の合計が0になるようイオン数の比を合わせる。
電荷の合計 0 → Na : O = 2 : 1 → Na₂O
Na₂O
+1 の陽イオン2個と −2 の陰イオン1個で総電荷が0になり、安定な化合物となる。
例題 2
マグネシウム(Mg)と塩素(Cl)がイオン結合するとき、生成する化学式と各イオンを求めよ。
1
各元素が作るイオンを求める。
Mg → Mg²⁺ + 2e⁻, Cl + e⁻ → Cl⁻
2
電荷の均衡をとって化学式を決める。
電荷の均衡 (+2)+2(−1)=0 → MgCl₂
MgCl₂ (Mg²⁺, Cl⁻)
+2 の陰イオン1個分の電荷を −1 の陰イオン2個で相殺するため、Clが2個必要。
総まとめ
イオン結合形成条件
金属 + 非金属 → 陽イオン + 陰イオン → イオン結合
電気陰性度差の大きい元素間で形成
2022 評価院 模試 化学Ⅰ 類題
アルミニウムイオン(Al³⁺)と酸化物イオン(O²⁻)からなるイオン結合化合物の化学式は?
AlO
Al₂O₃
Al₃O₂
AlO₂
Al₂O
② Al₂O₃
1
電荷の均衡 (+3)×a + (−2)×b = 0 を満たす最小整数比 a : b を求める。
2
最小公倍数6を用いると a=2, b=3 となる。
(+3)×2 + (−2)×3 = 0 → Al₂O₃
🎯 試験ポイント
①イオン結合 = 金属 + 非金属(電気陰性度差大)
②Na⁺はNaより小、Cl⁻はClより大
③格子エネルギー ∝ 電荷積 / イオン間距離
④イオン結合性:固体で絶縁体、溶液/溶融で導体
⑤化学式は陽イオンを先に書く(NaCl, MgO)
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