私たちが遭遇するほとんどの原子や分子は電気的に中性ですが、イオンは自然界で重要な役割を果たしています。 これらの荷電原子は、正に帯電した陽イオンまたは負に帯電した陰イオンである可能性があります。 陽イオンと陰イオンはさまざまな方法で形成されます。 陽イオンの場合、電子が失われると正味の正電荷が残りますが、陰イオンの場合、電子を追加すると正味の負電荷が残ります。 のイオン化エネルギーや電子親和力など、この背後にあるプロセスを理解する 異なる原子は、特定の原子が他の原子よりもイオンになりやすい理由と、その原因を理解するのに役立ちます 起こります。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
陽イオンは、原子がイオン化によって電子を失うときに形成される正に帯電したイオンです。 これを行うために必要なエネルギー量は、イオン化エネルギーと呼ばれます
陰イオンは、原子が電子を獲得したときに形成される負に帯電したイオンです。 このプロセスのエネルギーは、電子親和力と呼ばれます。
イオンとは何ですか？
原子には、陽子、電子、中性子の3つの主要な要素があります。 中性子は電気的に中性であり、原子核物理学では重要な役割を果たしますが、 イオンは、存在する原子の電荷に影響を与えないため、イオンの形成には関係ありません。 陽子は正に帯電しており、中性子とともに原子の中心核を占めます。 電子は原子の負に帯電した部分であり、原子核の外側の周りの「雲」を占めます。 電子と陽子は等しいが反対の電荷を持っており、元素の自然な形では、原子内にそれぞれ同じ数があります。 これは、陽子と電子からの電荷が互いに打ち消し合うため、元素が電気的に中性であることを意味します。
イオンは荷電原子です。 原子が電子を獲得すると、負の電荷が正の電荷を上回り、原子全体が負の電荷を獲得します。 これらのイオンは陰イオンと呼ばれます。 原子が電子を失うと、負の電荷よりも正の電荷が多くなり、原子全体が正に帯電したイオンになります。 これは陽イオンと呼ばれます。
カチオンはどのように形成されますか？
陽イオンは、中性原子が電子を失うと形成されます。 金属は、原子核の周りに電子が配置されているため、電子を失う傾向があります。 電子は原子核の周りのさまざまな軌道を占め、これらはさまざまなエネルギーレベルにグループ化できます。 エネルギー準位の高い軌道にある電子は、原子核から遠く離れています。 完全な外部エネルギー準位を持つ原子は安定していますが、外部エネルギー準位に少数の電子がある場合、それらは電子を失う傾向があります。 全エネルギー準位の電子は、原子核から多くの正電荷を「遮蔽」します。 その結果、外側の電子は原子核に弱く結合するだけです。
陽イオンは、電子に十分なエネルギーが与えられたとき（たとえば、十分に高いエネルギーの光によって）、イオン化のプロセスによって形成され、核の引力から電子を取り除きます。 これを行うために必要なエネルギーは、イオン化エネルギーと呼ばれます。 最初のイオン化エネルギーは、1つの電子を除去するために必要なエネルギー量を示します。 2番目のイオン化エネルギーは、2番目のイオン化エネルギーを除去するために必要な量を示します。
元素が含まれている周期表のグループに基づいて、結果として生じるイオンの電荷を計算できます。 たとえば、ナトリウムはグループ1に属し、+ 1の電荷を持つ陽イオンを形成します。 マグネシウムはグループ2に属し、イオン化によって2つの電子を失った後、+ 2の電荷を持つ陽イオンを形成します。 アルミニウムはグループ3に属し、+ 3カチオンを形成します。 グループ4の元素はイオンを形成せず、代わりに上位グループの元素が陰イオンを形成します。
陰イオンはどのように形成されますか？
陰イオンは陽イオンとは逆のプロセスで形成されます。 電子を失う代わりに、非金属原子は電子を得ることができます。 これは、それらの外部エネルギーレベルがほぼ満杯であるためです。 電子親和力という用語は、中性原子が電子を獲得する傾向を表します。 イオン化エネルギーと同様に、エネルギーの単位がありますが、イオン化エネルギーとは異なり、負の値になります。 なぜなら、エネルギーは電子が追加されると放出され、電子が追加されると吸収されるからです。 削除されました。
一般に、より高いグループの元素（周期表のさらに右側にある元素）は、より高い電子親和力を持っています。 そして、それらのグループのより高い行（周期表のさらに上に向かって）の元素は、より高い電子を持っています 親和性。 特定の列を下に移動するときの電子親和力の減少は、距離の増加に関連しています 外殻と核の間、および低エネルギーの他の電子からの遮蔽 レベル。 左から右に移動するにつれて親和性が増加するのは、エネルギーレベルが完全に占有されるようになるためです。
陽イオンに関しては、元素のグループは、対応する陰イオンがどのような電荷になるかを示します。 結果として生じる料金は、グループ番号から8を引いたものです。 グループ7の塩素は、-1の電荷を持つ陰イオンを形成し、グループ6の酸素は、-2の電荷を持つ陽イオンを形成します。