【中3理科】イオン式一覧と覚え方｜陽イオン・陰イオンの化学式と価数のルール

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高校受験ラボ・進学塾リードアップ代表の山田優輔です！
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• 授業でイオン式が出てきたけど、どれが何だか分からない…
• Na⁺とか Cu²⁺とか、右上の記号の意味が分からない…
• イオン式を一覧で覚えたいけど、丸暗記になりそうで不安…

こういう人に向けて書きました。

結論からいうと、イオン式は「原子が電子を何個失ったか、何個受け取ったか」を右上に書いただけのものです。

電子を失えば＋（陽イオン）、受け取れば−（陰イオン）で、個数が右上の数字になります。

この記事では、中学で覚えるイオン式の一覧と、丸暗記を減らす覚え方、入試での出方まで説明します。

イオン式とは

イオン式とは、イオンを化学式で表したものです。

イオンとは、原子（または原子の集まり）が電子を失ったり受け取ったりして、電気を帯びたものをいいます。

原子の中では、原子核の中の陽子の＋と、まわりの電子の−の数が同じなので、全体としては電気を帯びていません。

ところが電子が出入りすると、この＋と−の数がずれて、電気を帯びます。

• 電子を失った → ＋が余る → 陽イオン
• 電子を受け取った → −が余る → 陰イオン

たとえばナトリウム原子（Na）は、電子を1個失うとナトリウムイオン（Na⁺）になります。

塩素原子（Cl）は、電子を1個受け取ると塩化物イオン（Cl⁻）になります。

下の図で、電子の出入りと右上の記号の関係を確かめてください。

図のように、電荷が1個分のときは数字の「1」を省略して、＋や−だけを書きます。

イオン式の書き方のルール

イオン式は、次の順に書きます。

• 元素記号（または原子の集まりの化学式）を書く
• 右上に、出入りした電子の個数を書く
• 右上の数字のあとに、陽イオンなら＋、陰イオンなら−を付ける

たとえば、銅原子が電子を2個失ったときは、Cu²⁺です。

「2＋」と読み、数字が先、符号があとの順です。

なお、右上の数字のことを、価数（かすう）といいます。

1個なら1価、2個なら2価です。

原子の集まりのイオンもある

イオンには、原子が1個だけのものと、いくつかの原子が集まったものがあります。

後者の例が、硫酸イオン（SO₄²⁻）や水酸化物イオン（OH⁻）です。

このタイプは、集まりぜんぶで1つのイオンなので、化学式の右下の小さな数字はそのまま残して、右上に電荷を書きます。

イオン式の一覧

中学の教科書や入試に出てくる、おもなイオンを一覧にしました。

陽イオン

陰イオン

教科書によっては、鉄イオン（Fe²⁺、Fe³⁺）やアルミニウムイオン（Al³⁺）、酸化物イオン（O²⁻）も載っています。

自分の教科書に載っているかどうかを、一度見ておきましょう。

イオン式の覚え方

15個ほどあるので、全部を1個ずつ暗記しようとするとしんどいです。

次の3つに分けると、覚える量がぐっと減ります。

① 金属は陽イオン、非金属は陰イオンになりやすい

Na・K・Mg・Ca・Cu・Zn・Ag などの金属の原子は、電子を失って陽イオンになります。

Cl・O などの非金属の原子は、電子を受け取って陰イオンになります。

例外として、水素（H）は非金属ですが陽イオン（H⁺）になります。

これは、水素イオンだけ特別に覚えてください。

② 価数は、元素の仲間で決まっている

同じ仲間の元素は、同じ価数のイオンになります。

• Na・K（周期表で左端の仲間）→ どれも1価の陽イオン
• Mg・Ca・Ba（左から2番目の仲間）→ どれも2価の陽イオン
• Cl（右から2番目の仲間）→ 1価の陰イオン
• O（右から3番目の仲間）→ 2価の陰イオン

だから、ナトリウムを覚えていれば、カリウムも1価だと分かります。

マグネシウムを覚えていれば、カルシウムも2価だと分かります。

③ 原子の集まりのイオンは、5個だけ丸暗記する

どうしても丸暗記が必要なのは、原子の集まりのイオンです。

• 水酸化物イオン OH⁻
• 硝酸イオン NO₃⁻
• 硫酸イオン SO₄²⁻
• 炭酸イオン CO₃²⁻
• アンモニウムイオン NH₄⁺

このうち陽イオンはアンモニウムイオンだけで、あとの4つは陰イオンです。

名前と形を、声に出して言いながら書いて覚えるのがおすすめです。

ここまでの3つが分かれば、一覧のほとんどは「覚える」のではなく「導ける」ようになります。

なぜその価数になるのか｜電子の数で考える

理由まで知りたい人は、ナトリウムと塩素を例に、電子の数を数えてみましょう。

ナトリウム原子は原子番号が11なので、電子を11個もっています。

電子は内側の電子殻から順に、2個、8個と入っていくので、ナトリウムの電子は内側から2個、8個、1個になります。

いちばん外側の1個を失うと、電子は2個、8個になって安定します。

これが、ナトリウムが1価の陽イオン（Na⁺）になる理由です。

一方、塩素原子は原子番号が17で、電子は内側から2個、8個、7個です。

外側があと1個で8個になるので、電子を1個受け取って安定します。

これが、塩素が1価の陰イオン（Cl⁻）になる理由です。

同じように考えると、マグネシウム（原子番号12、電子は内側から2個、8個、2個）は外側の2個を失ってMg²⁺になります。

このように、価数は「外側の電子が何個、出入りすると安定するか」で決まります。

よくある間違い

イオン式の電荷と、化学式の小さな数字を混同する

SO₄²⁻の右下の「4」は、酸素原子が4個あるという意味です。

右上の「2−」は、電子を2個多くもっているという意味です。

右下と右上で意味がまったく違うので、位置を見分けましょう。

価数と符号の順番を逆に書く

Cu⁺²のように、符号を先に書くのは間違いです。

正しくはCu²⁺で、数字が先、符号があとです。

陽イオンと陰イオンの電子の増減を逆にする

「陽イオンは＋だから電子が増える」と考えてしまう人が毎年います。

陽イオンは、−の電子が減って＋が余ったものです。

陰イオンは、−の電子が増えて−が余ったものです。

陽子の数は、イオンになっても変わりません。

入試ではこう出る

入試では、イオン式そのものを書かせる問題が基本です。

そこから発展して、電離を表す式（化学式をイオン式に分ける式）を書かせる問題がよく出ます。

先ほどの図のように、原子が電子を出入りさせてイオンになる図を見せて、イオンの名称やイオン式を答えさせる問題も出ます。

図の中の原子番号（陽子の数）と電子の数から、「何価のイオンか」を読み取る力が問われます。

電離の式の例

電離の式は、次のように「左に化学式、右にイオン式」を書きます。

• 塩化ナトリウム: NaCl → Na⁺ ＋ Cl⁻
• 塩化水素: HCl → H⁺ ＋ Cl⁻
• 水酸化ナトリウム: NaOH → Na⁺ ＋ OH⁻
• 塩化銅: CuCl₂ → Cu²⁺ ＋ 2Cl⁻
• 硫酸: H₂SO₄ → 2H⁺ ＋ SO₄²⁻

電離の式では、左と右で、原子の数と電荷の合計が同じになっていることが大事です。

たとえば塩化銅の式では、右側の電荷の合計は、2＋と、1−が2個で2−だから、合計0になって、左の電気を帯びていない塩化銅と合います。

この電離の式が使われる実験として、塩化銅水溶液の電気分解があります。

詳しくは、あとの関連記事で説明しています。

練習問題

• 【問1】銅原子が電子を2個失ってできるイオンの名称とイオン式を答えなさい。
• 【問2】硫酸イオンのイオン式を答えなさい。
• 【問3】マグネシウム原子（原子番号12）が電子を2個失ってイオンになりました。このイオンがもつ陽子の数と電子の数を、それぞれ答えなさい。
• 【問4】塩化カルシウム（CaCl₂）が水に溶けて電離するときの式を、イオン式を使って書きなさい。
• 【問5】原子が陽イオンになるとき、電気を帯びるのはなぜか。「陽子」「電子」という言葉を使って説明しなさい。

解答と解説

【問1】答え: 銅イオン、Cu²⁺

電子を2個失ったので、＋が2個分余ります。

だから右上は「2＋」で、Cu²⁺です。

【問2】答え: SO₄²⁻

硫酸イオンは、硫黄原子1個と酸素原子4個の集まりで、電子を2個多くもっています。

右下の4は酸素原子の数、右上の2−は電子の増えた数です。

【問3】答え: 陽子12個、電子10個

陽子の数は原子番号と同じで、イオンになっても変わらないので12個です。

もとの電子は12個で、2個失ったので、12−2＝10（個）です。

このとき、＋が12個、−が10個で、差が2＋になり、Mg²⁺と合います。

【問4】答え: CaCl₂ → Ca²⁺ ＋ 2Cl⁻

カルシウムは2価の陽イオン（Ca²⁺）、塩素は1価の陰イオン（Cl⁻）です。

陰イオンの電荷の合計が2−になるように、Cl⁻を2個書きます。

右辺の電荷の合計は、2＋と2−で0になり、左辺と合います。

【問5】答えの例: 原子は陽子の＋と電子の−の数が同じだが、陽イオンになるときは電子を失って、陽子の＋の数のほうが多くなるから。

「陽子の数は変わらない」「電子が減る」「＋が余る」の3点が入っていれば正解です。

まとめ

まずは一覧の表を見ながら、イオン式を紙に書いてみてください。

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