イオン、アニオン、カチオンについて
イオンとは、電子を一つ以上失ったり得たりした原子または分子であり、正味の電気荷を持っています。電子の電荷は通常、負とみなされ、この電荷は陽子の正の電荷と等しく反対です。イオンには、正の電荷を持つカチオンと、負の電荷を持つアニオンの二種類があります。
カチオンについて
カチオンは、陽子よりも電子が少ないために正の電荷を持つイオンです。カチオンは小さく、その半径はほとんどの場合、10-10 m (10-8 cm) 以下です。価電子(原子核から最も遠い電子)を失うことにより、カチオンは対応する中性原子よりも小さくなります。
アニオンについて
アニオンは、電子を陽子よりも多く持つことで負の電荷を持つイオンです。一般に、アニオンは対応する中性原子よりも大きく、電子を追加することにより電子間反発作用の数が増えるためです。
イオンの特性
イオンは、その電気的性質により、同じ電荷を持つ粒子同士は互いに反発し合い、反対の電荷を持つ粒子同士は引き合います。この性質により、異なる電荷を持つイオンは互いに引き合い、イオン結合を形成します。
原子内の電子は、電磁力によって原子核内の陽子に引き付けられます。この力により、電子は原子核を取り囲む電子ポテンシャル井戸内に束縛され、電子が外部からのエネルギーを必要とせずに脱出することがあります。
イオンのサイズについて
イオンのサイズは、そのイオン半径によって測定され、カチオンとアニオンでは相対的な大きさが異なります。カチオンは一般に小さく、アニオンは対応する中性原子よりも大きい傾向があります。これは、電子の追加により生じる電子間の反発作用が増加するためです。
以上のように、イオンは化学反応や物質の性質を理解する上で重要な役割を果たします。イオンの正負の電荷、サイズ、およびそれらが形成する結合の特性は、物質の化学的および物理的性質を決定する基本的な要因です。