中学理科中学3年生化学

イオンとは(陽イオン・陰イオン)|原子の成り立ちからやさしく【中3理科】

中3理科でつまずく「イオン」を、原子の成り立ちから図解。陽子(+)・電子(−)の数で電気的に中性な原子が、電子を失うと陽イオン(+)・受け取ると陰イオン(−)になるしくみ、Na⁺やCl⁻などのイオン式の読み方、電解質と非電解質、電気分解の基礎まで、図と例題でわかります。

このページのゴール

原子の構造(陽子・中性子・電子)を理解し、電子の出入りで陽イオン・陰イオンができるしくみとイオン式を説明できるようになる。

「電子を失ったのに、どうしてプラスになるの?」——イオンは中3理科でつまずきやすい単元ですが、原子のつくりを図で見れば「+と−のどちらが余るか」を数えるだけだとわかります。向きさえつかめば、イオン式も電解質もすっとつながります。

イオンができるしくみ

やり方

  1. 原子は 原子核(陽子+)電子(−) でできていて、ふつうは+と−が 同数=電気的に中性
  2. 原子が 電子(−)を失う と+が余って 陽イオン(+) になる。
  3. 原子が 電子(−)を受け取る と−が余って 陰イオン(−) になる。

たとえばナトリウム原子が電子を1個失うと ナトリウムイオン Na⁺、塩素原子が電子を1個受け取ると 塩化物イオン Cl⁻ になります。変わるのは電子の数だけで、原子核(陽子)の数は変わりません。

どうして電子を失うと「+」になるの?

原子の中心には 陽子(+の電気) があり、そのまわりを 電子(−の電気) が回っています(中性子は電気をもちません)。ふつうの原子は 陽子の数=電子の数 なので、+と−が打ち消し合って 電気をもたない(中性) 状態です。

原子(中性)陽イオン陽子11+電子 11個(−)+11と−11でつり合い電子1個が出る陽子11+電子 10個(−)−が1つ減った+が1つ余る → Na⁺

電子(−)を1個失うと、+の陽子のほうが1個多く なります。すると全体として +が1つ分余る ので、原子は +の電気 をもったイオン(陽イオン)になります。逆に電子を受け取ると−が余るので陰イオンです。

原子(中性)陰イオン陽子17+電子 17−(中性)電子1個が入る陽子17+電子 18−−が1つ余る → Cl⁻

つまり 「電子(−)が出ていく → +が余る → 陽イオン」「電子(−)が入ってくる → −が余る → 陰イオン」。出入りするのは軽い電子だけで、原子核(陽子)は動かないのがポイントです。

コツ

迷ったら「動くのは電子(−)だけ」と思い出しましょう。+の陽子は出入りしません。電子が出れば+が勝って陽イオン、電子が入れば−が勝って陰イオン。「出る=陽(+)」と覚えると向きを間違えません。

セナちゃんのアイコン
セナ

電子(マイナス)を失ったんだから、マイナスが減って…えっと、マイナスのイオンになるんじゃないの?

ホクト先生のアイコン
ホクト先生

そこがいちばん間違えやすいところ! 失ったのは −の電子 だよ。−が減ると、残った +の陽子のほうが多くなる。だから全体は+(陽イオン)になるんだ。「減ったほうの反対が残って勝つ」と考えるといいよ。−が減れば+の勝ち、−が増えれば−の勝ち。

理解チェック①

イオン式の読み方(右上の数字)

イオンは 元素記号の右上 に、出入りした電子の数と+−の符号を書いて表します。これが イオン式 です。

銅イオン Cu²⁺ の読み方Cu22=電子2個ぶん+=陽イオン

数字は 「電子を何個やりとりしたか(電気の量)」、符号は 「電子を失った(+)か受け取った(−)か」 を表します。電子1個ぶんのときは数字を省きます。

iメモ

おもなイオンの例

陽イオン … 水素イオン H⁺/ナトリウムイオン Na⁺/銅イオン Cu²⁺/亜鉛イオン Zn²⁺

陰イオン … 塩化物イオン Cl⁻/水酸化物イオン OH⁻/硫酸イオン SO₄²⁻

「H⁺」は数字なしなので電子1個ぶんの+、「Cu²⁺」は電子2個ぶんの+という意味です。

理解チェック②

電解質・非電解質と電気分解

水にとかしたとき、その水溶液に 電流が流れる物質を電解質流れない物質を非電解質 といいます。

食塩水(電解質)砂糖水(非電解質)点灯消灯イオンに分かれると電気が流れる

電解質は水にとけると 陽イオンと陰イオンに分かれ(電離)、このイオンが電気を運ぶので電流が流れます。砂糖やエタノールは水にとけてもイオンに分かれないので、電流が流れません。

コツ

電解質(電気が流れる) … 塩化ナトリウム(食塩)NaCl、塩化水素 HCl、水酸化ナトリウム NaOH など。

非電解質(電気が流れない) … 砂糖、エタノールなど。

見分けかたは「水にとけてイオンに分かれるか」。分かれれば電解質です。

電解質の水溶液に電流を流すと、物質がもとの成分に分かれます。これを 電気分解 といいます。たとえば塩化銅水溶液を電気分解すると、+の電極(陽極)に塩素、−の電極(陰極)に銅が出てきます。陽イオン(Cu²⁺)が−極へ、陰イオン(Cl⁻)が+極へ引かれて移動するために起こります。

理解チェック③

よくある間違い

よくある間違い

まちがい

電子(−)を失ったから、−が減って陰イオンになる、と考える

正しい

電子(−)を失うと +の陽子のほうが多くなる → 陽イオン(+)

「失った電子の符号」ではなく、「最後にどちらが余ったか」で考えます。電子(−)が出れば+が余って陽イオン、電子(−)が入れば−が余って陰イオン。また、変わるのは 電子の数だけ で、陽子(原子核)の数は変わらない点にも注意しましょう。

やってみよう(練習問題)

✏️ やってみよう①(基本:陽イオンか陰イオンか)

電子の出入りから、陽イオン・陰イオンのどちらになるか答えましょう。

  1. ナトリウム原子が電子を1個失った。
  2. 酸素原子が電子を2個受け取った。
答えと解説を見る
  1. 電子(−)を失う → +が余る → 陽イオン(ナトリウムイオン Na⁺)
  2. 電子(−)を受け取る → −が余る → 陰イオン(酸化物イオン O²⁻)

✏️ やってみよう②(標準:イオン式を読む)

次のイオン式の意味を答えましょう。

  1. Mg²⁺ は、マグネシウム原子がどうなってできたイオンか。
  2. OH⁻ は陽イオン・陰イオンのどちら?
答えと解説を見る
  1. 右上が「2+」なので、電子を2個失って+の電気をもったイオン(マグネシウムイオン)。
  2. 右上が「−」なので 陰イオン(水酸化物イオン)。

✏️ やってみよう③(応用:電解質と電気分解)

考えて答えましょう。

  1. 砂糖水に電流が流れないのはなぜか、「イオン」という言葉を使って説明しなさい。
  2. 塩化銅水溶液を電気分解すると、−極(陰極)には何が出てくるか。理由もあわせて答えなさい。
答えと解説を見る
  1. 砂糖は水にとけても イオンに分かれない(電離しない) ため、電気を運ぶイオンがなく、電流が流れない。
  2. 。+の電気をもつ銅イオン Cu²⁺ が、反対の−極(陰極)に引かれて移動し、そこで電子を受け取って銅になるため。

おうちの方へ

イオンのつまずきの多くは「電子(−)を失ったのにプラスになる」という符号の向きです。「動くのは電子だけ/減ったほうの反対が残って勝つ」と言いかえると、すっと入ります。原子のつくり(陽子・中性子・電子)があいまいなときは、化学反応式のつくり方(中2理科)で原子・分子に一度戻ると効果的です。イオン式の右上の数字は「やりとりした電子の数」、符号は「失った(+)か受け取った(−)か」と整理して伝えてください。電解質・非電解質は「水にとけてイオンに分かれるか」で見分けられること、電気分解はイオンが電極へ移動して起こることを、実験のイメージとつなげると定着します。

イオンがわかると、「なぜ食塩水は電気を通すのか」「なぜ電池は電気をつくれるのか」が、ぜんぶ同じ1つの考え方——電子の出入りと、+・−のイオンの移動——で説明できます。次は酸・アルカリで、このイオンの考え方をさらに活かしていきましょう。

📌 1分まとめ(声に出して読もう)

  • 原子は中心の原子核(陽子+・中性子)と、まわりの電子(−)でできている。ふつうは+と−が同数で電気的に中性
  • 原子が電子(−)を失うと+が余って 陽イオン(+)電子を受け取ると−が余って 陰イオン(−)になる。
  • イオン式は記号の右上に電気の量を書く(例:Na⁺、Cl⁻、Cu²⁺)。数字は出入りした電子の数
  • 水にとかすと電流が流れる物質が電解質(食塩・塩化水素など)、流れないのが非電解質(砂糖・エタノールなど)。
  • 電解質の水溶液に電流を流すと物質が分かれる(電気分解)。イオンが電気を運ぶから起こる。

よくある質問

イオンとは何ですか?

イオンとは、原子が電子(−)を失ったり受け取ったりして、電気を帯びた粒のことです。ふつうの原子は+の陽子の数と−の電子の数が同じで電気的に中性ですが、電子を失うと+が余って陽イオン(+)、電子を受け取ると−が余って陰イオン(−)になります。たとえばナトリウム原子が電子を1個失うとナトリウムイオン Na+、塩素原子が電子を1個受け取ると塩化物イオン Cl−になります。

なぜ電子(マイナス)を失うと、プラスのイオンになるの?

失ったのは−の電気をもつ電子なので、残った+の陽子のほうが数が多くなり、全体として+が余るからです。原子の中心の陽子(+)は出入りせず、動くのは軽い電子(−)だけです。だから「−が減ると+の勝ち=陽イオン」「−が増えると−の勝ち=陰イオン」と、最後にどちらが余ったかで考えると間違えません。

電解質と非電解質のちがいは何ですか?

水にとかしたとき、その水溶液に電流が流れる物質が電解質、流れない物質が非電解質です。電解質は水にとけると陽イオンと陰イオンに分かれ(電離)、このイオンが電気を運ぶので電流が流れます。食塩(塩化ナトリウム)・塩化水素・水酸化ナトリウムは電解質、砂糖やエタノールは水にとけてもイオンに分かれないため非電解質です。

イオン式の右上の数字と記号は何を表していますか?

右上の数字は「やりとりした電子の数(電気の量)」、+−の符号は「電子を失った(+)か受け取った(−)か」を表します。たとえば銅イオン Cu2+は電子を2個失って+になったイオン、塩化物イオン Cl−は電子を1個受け取って−になったイオンです。電子1個ぶんのときは数字を省いて H+のように書きます。

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