イオン

陰イオン（−）と陽イオン（+）という用語は、イオンの正味電荷の極性によってイオンを指します。陽子の電荷の大きさは電子の電荷の大きさと等しいため、イオンの正味電荷（素電荷の単位）は、イオン中の陽子の数から電子の数を引いた値に等しくなります。

1陰イオン（−）（ / ˈænˌaɪ.ən / ANN - eye - ən 、 ギリシャ語のἄνω（ ánō ）「上」に由来^{[ 13 ]} ）は、陽子よりも電子が多いイオンであり、正味の負電荷を持つ（電子は負電荷、陽子は正電荷を持つため）。 ^{[ 14 ]}

A陽イオン（+）（ / ˈkætˌaɪ.ən / KAT - eye - ən 、 ギリシャ語のκάτω（ kátō）「下へ」に由来^{[ 15 ]} ）は、陽子よりも電子の数が少ないイオンであり、正味の電荷を帯びている^{[ 16 ] 。}

IUPACによって正式には定められていないものの、電荷の大きさが 1 より大きいイオンに使用される追加の名称があります。 −2 の電荷を持つイオンはジアニオンとして知られています。+2 の電荷を持つイオンはジカチオンとして知られています。 +3 の電荷を持つイオンはトリカチオンとして知られています。^{[ 17 ] [ 18 ]}双性イオンは、分子内の異なる場所に正と負の電荷を持つ中性分子です。^{[ 19 ]}

陽イオンと陰イオンはイオン半径で測定され、相対的な大きさが異なります。「陽イオンは小さく、そのほとんどは半径が10 ⁻¹⁰ m (10 ^{−8 cm) 未満です。しかし、ほとんどの陰イオンは大きく、最も一般的な地球上の陰イオンである}酸素も同様です。この事実から、結晶の空間の大部分は陰イオンによって占められ、陽イオンはそれらの間の空間に収まることが明らかです。」^{[ 20 ]}

陰イオンと陽イオン（それぞれ電気分解中に陽極と陰極に移動するイオン）という用語は、マイケル・ファラデーがウィリアム・ウェウェルに相談した後、 1834年に導入した。

イオンは自然界に遍在し、太陽の発光から地球の電離層の存在まで、さまざまな現象の原因となっています。イオン状態の原子は中性原子とは異なる色を持つことがあり、そのため金属イオンによる光の吸収によって宝石の色が決まります。無機化学と有機化学（生化学を含む）の両方において、水とイオンの相互作用はシステムの特性を理解する上でしばしば重要です。^{[ 21 ]}その重要性の一例として、生物システムにおける多くの反応のエネルギー源となるアデノシン三リン酸（ATP）の分解が挙げられます。

放射線がガスに及ぼす電離作用は、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、X線などの放射線の検出に広く利用されている。これらの装置における最初の電離現象は、放射線がガス分子に衝突することによって、正イオンと自由電子からなる「イオン対」の形成をもたらす。電離箱はこれらの検出器の中で最も単純なものであり、電界を印加することによってガス内で直接電離によって生成されたすべての電荷を収集する。 ^{[ 5 ]}

ガイガー・ミュラー管と比例計数管はどちらも、タウンゼント雪崩と呼ばれる現象を利用して、電離事象のカスケード効果によって元の電離事象の効果を増幅する。このカスケード効果とは、自由電子が電場によって十分なエネルギーを与えられ、イオン衝突によってさらに多くの電子を放出する効果である。

イオンの化学式を書くとき^{[ 22 ]}、その正味電荷は分子/原子の化学構造の直後に上付き文字で書かれます。正味電荷は符号の前に大きさが書かれます。つまり、2価の陽イオンは+2ではなく2+と表記されます。ただし、1価の分子/原子の場合は電荷の大きさは省略されます。たとえば、ナトリウム陽イオンはNa ⁺と表記され、Na1 ⁺とは表記されません。

複数の電荷を持つ分子／原子を示す別の（そして許容される）方法は、符号を複数回描くことです。これは遷移金属でよく見られます。化学者は符号を丸で囲むことがありますが、これは単なる装飾であり、化学的な意味は変わりません。したがって、図に示されているFe ²⁺、Fe ⁺⁺、およびFe ^{⊕⊕の 3 つの表現はすべて等価です。}

単原子イオンは、特に分光法において、ローマ数字で表記されることもあります。例えば、上記のFe ²⁺ (正に二価) の例は、 Fe(III)、Fe ^III、または Fe III (中性の Fe 原子の場合は Fe I、一価の Fe イオンの場合は Fe II) と表記されます。ローマ数字は元素の形式的な酸化状態を表し、上付き文字のインド・アラビア数字は正味電荷を表します。したがって、単原子イオンの場合、この 2 つの表記法は互換性がありますが、多原子イオンにはローマ数字は適用できません。ただし、ウラニルイオンの例で示すように、個々の金属中心の表記法と多原子錯体の表記法を混在させることは可能です。

イオンに不対電子が含まれている場合、それはラジカルイオンと呼​​ばれます。電荷を持たないラジカルと同様に、ラジカルイオンは非常に反応性が高いです。炭酸イオンや硫酸イオンなど、酸素を含む多原子イオンはオキシアニオンと呼ばれます。少なくとも1つの炭素-水素結合を含む分子イオンは有機イオンと呼​​ばれます。有機イオンの電荷が形式的に炭素に集中している場合、それはカルボカチオン（正電荷の場合）またはカルバニオン（負電荷の場合）と呼ばれます。

イオン結合は、反対の電荷を持つイオン同士の引力によって生じる化学結合の一種です。同種のイオンは反発し合い、反対の電荷を持つイオンは引き合います。そのため、イオンは通常単独では存在せず、反対の電荷を持つイオンと結合して結晶格子を形成します。このようにして形成される化合物はイオン化合物と呼ばれ、イオン結合によって結合していると言われます。イオン化合物では、隣接するイオン間に特徴的な距離が生じ、そこから個々のイオンの空間的な広がりやイオン半径を導き出すことができます。

最も一般的なイオン結合は、金属と非金属の化合物に見られます（希ガスはまれにしか化合物を形成しません）。金属は、安定した閉殻電子配置よりもわずかに多くの電子を持っているという特徴があります。そのため、安定した配置を得るために、これらの余分な電子を失う傾向があります。この性質は電気陽性度として知られています。一方、非金属は、安定した配置よりもわずかに少ない電子配置を持っているという特徴があります。そのため、安定した配置を得るために、より多くの電子を得る傾向があります。この傾向は電気陰性度として知られています。電気陽性度の高い金属と電気陰性度の高い非金属が結合すると、金属原子からの余分な電子が電子不足の非金属原子に移動します。この反応により、金属カチオンと非金属アニオンが生成され、これらが互いに引き合って塩を形成します。