対イオン

化学において、対イオン（「カウンターイオン」と表記されることもあり、そのように発音される）とは、電気的中性を保つためにイオン種に付随するイオンのことである。食塩（NaCl、塩化ナトリウムとも呼ばれる）では、ナトリウムイオン（正電荷）が塩化物イオン（負電荷）の対イオンであり、その逆もまた然りである。

対イオンは、負電荷か正電荷かによって、陰イオンまたは陽イオンと呼​​ばれるのが一般的です。したがって、陰イオンの対イオンは陽イオンであり、その逆もまた然りです。

生化学において、対イオンは一般的に曖昧に定義されています。タンパク質は、その電荷に応じて、さまざまな小さな陰イオンや陽イオンと結合します。植物細胞では、陰イオンであるリンゴ酸が液胞に蓄積され、水ポテンシャルを低下させて細胞膨張を促進します。中性を維持するために、K ⁺イオンが対イオンとして蓄積されることがよくあります。疎水性の細胞壁を介したイオンの透過は、イオン輸送チャネルによって媒介されます。 核酸は陰イオンであり、対応する陽イオンはプロトン化されたポリアミンであることが多いです。

対イオンは、イオン交換ポリマーやコロイド中の可動イオンです。^{[ 1 ]}イオン交換樹脂は、正味の負または正の電荷を持つポリマーです。陽イオン交換樹脂は、陰イオン性ポリマーと対陽イオン（通常はNa ⁺（ナトリウム））から構成されています。樹脂は、例えば軟水化の場合のCa2 ^{+ （カルシウム）のように、高電荷の対陽イオンに対してより高い親和性を持っています。同様に、陰イオン交換樹脂は通常、移動性の高い対陰イオンである塩化物}Cl−^の形で提供されます。

相間移動触媒反応では対イオンが用いられる。典型的な応用例では、ベンザルコニウムなどの親油性対イオンが有機溶媒中で反応物を可溶化する。

有機溶媒中における塩の溶解度は、陽イオンと陰イオンの両方によって決まります。陽イオンの有機溶媒中への溶解度は、陰イオンが親油性である場合に向上します。同様に、陰イオンの有機溶媒中への溶解度は、親油性の陽イオンによって向上します。最も一般的な親油性陽イオンは、第四級アンモニウム陽イオン、いわゆる「クワット塩」です。

• 親油性対アニオン
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  テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸リチウムは、非常に親油性の高いテトラアリールホウ酸アニオンのリチウム塩であり、しばしば弱配位性アニオンと呼ばれます。^{[ 2 ]}
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  テトラフェニルボレートは、パーフルオロ誘導体よりも親油性が低いが、沈殿剤として広く用いられている。
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  ヘキサフルオロリン酸は、一般的な弱配位性陰イオンである。
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  小さな対アニオンであるテトラフルオロボレート（BF ⁻ ₄）に見られるように、親油性カチオンは対称的で単電荷である傾向がある。

• 親油性対カチオン
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  ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウムクロリドは、かさ高い親油性ホスホニウムカチオン[Ph ₃ PNPPh ₃ ] ⁺の塩化物塩である。
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  テトラフェニルホスホニウムクロリド（C ₆ H ₅）₄ PCl（略称 Ph ₄ PCl または PPh _{4 Cl）は、}有機金属化学でよく用いられる対称ホスホニウムカチオンの塩化物である。アルソニウム塩もよく知られている。
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  テトラブチルアンモニウムの臭化物塩は、最も一般的な対カチオンの一つである。類似の「第四級アンモニウム塩」は数多く知られている。
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  クラウンエーテルに結合したアルカリ金属カチオンは、[Li(12-crown-4) ₂ ] ⁺に代表されるように、一般的な親油性対カチオンである。

多くの陽イオン性有機金属錯体は、不活性で非配位性の対イオンとともに単離される。 テトラフルオロボレートフェロセニウムはその一例である。

高いイオン伝導率を実現するために、電気化学測定は過剰な電解質の存在下で行われます。水中では、電解質は塩化カリウムなどの単純な塩であることが多いです。非水溶液での測定では、例えばテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロリン酸塩のように、親油性カチオンとアニオンの両方からなる塩が使用されます。このような場合でも、電位はイオンペアリングの影響を受け、この効果は誘電率の低い溶媒で強調されます。^{[ 3 ]}

多くの用途において、対イオンは単に電荷と親油性を提供し、それによってパートナーイオンの操作を可能にする。対イオンは化学的に不活性であることが求められる。対アニオンの場合、不活性は低いルイス塩基性で表される。対イオンは理想的には頑丈で反応性が低い。第四級アンモニウムおよびホスホニウム対カチオンの場合、不活性は強塩基および強求核剤による分解に対する耐性に関連している。