離子

離子（英語：ion）是指原子或分子失去或得到電子而形成的帶電荷的粒子。得失電子的過程稱為游離，游離過程的能量變化可以用游離能來衡量。

離子也是構成化學結構的基本粒子

在化學反應中，通常是金屬元素原子失去最外層電子，非金屬原子得到電子，從而使參加反應的原子或原子團帶上電荷。帶正電荷的原子叫做陽離子，帶負電荷的原子叫做陰離子。陰、陽離子由靜電作用結合形成不帶電的化合物叫離子化合物。

與分子、原子一樣，離子也是構成物質的基本粒子，如氯化鈉就是由氯離子和鈉離子構成。

詞源與宏觀現象

離子（ion）一詞源自希臘語中性現在分詞 ἰέναι（ienai），意思是「走」（to go）。 陽離子是向下移動的物質（希臘語：κάτω，kato，意思是「向下」），陰離子是向上移動的物質（希臘語：ἄνω，ano，意思是「向上」）。 它們之所以如此命名，是因為離子向相反電荷的電極移動。 這個術語是由英國物理學家和化學家麥可·法拉第於 1834 年引入的（根據英國博學家 William Whewell 的建議）^[1]，用於描述當時未知的物質，通過水介質從一個電極到達另一個電極。^[2][3]法拉第不知道這些物質的性質，但他知道，由於金屬在一個電極溶解並進入溶液，而新金屬從另一個電極的溶液中產生； 某種物質以電流的形式穿過溶液。 這將物質從一個地方傳送到另一個地方。 在與法拉第的通信中，休厄爾還創造了陽極和陰極這兩個詞，以及陰離子和陽離子作為被吸引到各自電極的離子。^[1]

阿瑞尼士（Svante Arrhenius） 在他 1884 年的論文中提出了對固體結晶鹽在溶解時解離成成對帶電粒子這一事實的解釋，他因此獲得了 1903 年諾貝爾化學獎。^[4] 阿瑞尼士的解釋是，在形成溶液時，鹽會分解成法拉第離子，他提出即使在沒有電流的情況下也會形成離子。^[5][6][7]

陰離子（－）

陰離子（英文：anion或negative ion）是指中性的原子或分子獲得電子而產生帶負電荷的微觀帶電粒子，正式不會稱「負離子」。

生成

陰離子生成可以不同圖景來研究。一種是從外層電子對原子核電場的遮蔽（即，達成滿殼層穩定結構）的角度出發，另一種是從中性粒子在電子所產生的電場中的極化效應出發。前一種對理解原子離子生成很有幫助，而後一種對分子離子的研究來講，則十分便利。

以中性分子為例，將電子移近分子時，分子在電子所產生的電場的作用下發生極化，產生的電偶極矩和電子所攜帶的電荷互相吸引。這電磁互相作用勢能和電子和分子中心的距離的四次方成反比。是非常短程的互相作用。

電子親合能

原子／分子吸附電子形成陰離子時，其能量會有變。形成穩定陰離子是放熱反應，這部分釋放的能量就稱為電子親和能。電子親和能越大，原子/分子的得電子就越容易。在元素週期表上，VII族原子的電子親合能最大，而惰性氣體的電子親合能最小。

非金屬性最強的元素是氟，但電子親合力最大者為氯。

原子之陰離子的結構非常簡單，通常只有一個穩定的束縛態，所以它的電子親和能可以通過測量陰離子的光致去吸附效應（Photodetachment）的閾值頻率得到。但分子離子，由於振動能階和轉動能階的存在，光致去吸附的閾值並不和電子親合能直接相關。需要特別設計的實驗才能測定。

陽離子（＋）

陽離子（英文：cation或positive ion）是指中性的原子或者分子失去電子，而產生的帶正電荷的微觀帶電粒子，正式不會稱「正離子」。

失（放）電子的能力

原子半徑愈大，原子的失電子能力較強，金屬性也較強；相反，原子半徑愈小，原子的失電子能力愈弱，金屬性也較弱。

原子半徑相同，最外層電子數目愈少，失電子能力較強；相反，最外層電子數目愈多，失電子能力較弱。

陽離子價態對於主族元素，陽離子價態不會大於價電子數。

常見離子

主條目：離子列表

常見陽離子 族 名稱 化學式 別稱 簡單陽離子 氫 H⁺ 質子 鹼金屬 鋰 Li⁺ 鈉 Na⁺ 鉀 K⁺ 銫 Cs⁺ 鹼土金屬 鈹 Be²⁺ 鎂 Mg²⁺ 鈣 Ca²⁺ 鍶 Sr²⁺ 鋇 Ba²⁺ 硼族 鋁 Al³⁺ 鉻（II） Cr²⁺ 鉻（III） Cr³⁺ 錳（II） Mn²⁺ 錳（III） Mn³⁺ 鐵磁族／鐵系元素／ⅧB族 鐵（II） Fe²⁺ 亞鐵離子 鐵（III） Fe³⁺ 高鐵離子 鈷（II） Co²⁺ 鈷（III） Co³⁺ 鎳（II） Ni²⁺ 亞鎳 鎳（III） Ni³⁺ 銅族／貨幣金屬 銅（I） Cu⁺ 銅（II） Cu²⁺ 銀（I） Ag⁺ 金（I） Au⁺ 亞金 金（III） Au³⁺ 鋅族 鋅 Zn²⁺ 汞（II） Hg²⁺ 碳族 錫（II） Sn²⁺ 亞錫 錫（IV） Sn⁴⁺ 鉛（II） Pb²⁺ 鉛（IV） Pb⁴⁺ 多原子陽離子 銨離子 NH₄⁺ 水合氫離子 H₃O⁺ 硝鎓離子 NO₂⁺ 汞（I） Hg₂²⁺ 亞汞

常見陰離子 名稱 化學式 合稱 別稱 簡單陰離子 氫負離子 H⁻ 氫化物 氟離子 F⁻ 氟化物 溴離子 Br⁻ 溴化物 氯離子 Cl⁻ 氯化物 碘離子 I⁻ 碘化物 氧離子 O²⁻ 氧化物 過氧根離子 O₂²⁻ 過氧化物 硫離子 S²⁻ 硫化物 硒離子 Se²⁻ 硒化物 碲離子 Te²⁻ 碲化物 氮離子 N³⁻ 氮化物 疊氮根離子 N₃⁻ 疊氮化物 磷離子 P³⁻ 磷化物 砷離子 As³⁻ 砷化物 含氧酸根 氫氧根離子 OH⁻ 氫氧化物 過氯酸根離子 ClO₄⁻ 過氯酸鹽 氯酸根離子 ClO₃⁻ 氯酸鹽 亞氯酸根離子 ClO₂⁻ 亞氯酸鹽 次氯酸根離子 ClO⁻ 次氯酸鹽 溴酸根離子 BrO₃⁻ 溴酸鹽 次溴酸根離子 BrO⁻ 次溴酸鹽 （偏）過碘酸根離子 IO₄⁻ （偏）過碘酸鹽 （原）過碘酸根離子 IO₆⁵⁻ （原）過碘酸鹽 碘酸根離子 IO₃⁻ 碘酸鹽 硫酸根離子 SO₄²⁻ 硫酸鹽 硫酸氫根離子 HSO₄⁻ 硫酸氫鹽 焦硫酸根離子 S₂O₇²⁻ 焦硫酸鹽 過硫酸根離子 S₂O₈²⁻ 過硫酸鹽 亞硫酸根離子 SO₃²⁻ 亞硫酸鹽 亞硫酸氫根離子 HSO₃⁻ 亞硫酸氫鹽 硫代硫酸根離子 S₂O₃²⁻ 硫代硫酸鹽 硼酸根離子 BO₃³⁻ 硼酸鹽 硝酸根離子 NO₃⁻ 硝酸鹽 亞硝酸根離子 NO₂⁻ 亞硝酸鹽 磷酸根離子 PO₄³⁻ 磷酸鹽 磷酸一氫根離子 HPO₄²⁻ 磷酸一氫鹽 磷酸二氫根離子 H₂PO₄⁻ 磷酸二氫鹽 亞磷酸根離子 HPO₃²⁻ 亞磷酸鹽 砷酸根離子 AsO₄³⁻ 砷酸鹽 亞砷酸根離子 AsO₃³⁻ 亞砷酸鹽 碳酸根離子 CO₃²⁻ 碳酸鹽 碳酸氫根離子 HCO₃⁻ 碳酸氫鹽 矽酸根離子 SiO₄⁴⁻ 矽酸鹽 偏矽酸根離子 SiO₃²⁻ 偏矽酸鹽 鋁矽酸根離子 AlSiO₄⁻ 鋁矽酸鹽 鐵酸根離子 FeO₄²⁻ 鐵酸鹽 過錳酸根離子 MnO₄⁻ 過錳酸鹽 錳酸根離子 MnO₄²⁻ 錳酸鹽 過鎝酸根離子 TcO₄⁻ 過鎝酸鹽 過錸酸根離子 ReO₄⁻ 過錸酸鹽 鉻酸根離子 CrO₄²⁻ 鉻酸鹽 重鉻酸根離子 Cr₂O₇²⁻ 重鉻酸鹽 有機酸根離子 甲酸根離子 HCO₂⁻ 甲酸鹽 乙酸根（醋酸根）離子 C₂H₃O₂⁻ 乙酸鹽 草酸根離子 C₂O₄²⁻ 草酸鹽 草酸氫根離子 HC₂O₄⁻ 草酸氫鹽 環戊二烯根離子 H₅C₅⁻ 環戊二烯鹽 其他陰離子 硫化氫根離子 HS⁻ 硫氫化物 胺基負離子 NH₂⁻ 胺基鹽 亞胺基負離子 NH²⁻ 亞氨鹽 氰離子 CN⁻ 氰化物 氰酸根離子 OCN⁻ 氰酸鹽 硫氰酸根離子 SCN⁻ 硫氰酸鹽

常見離子顏色

名稱	化學式	顏色
鉻酸根離子	CrO₄²⁻	黃
重鉻酸根離子	Cr₂O₇²⁻	橙
錳離子	Mn²⁺	淡粉紅
錳酸根離子	MnO₄²⁻	綠
過錳酸根離子	MnO₄⁻	紫
亞鐵離子	Fe²⁺	淡綠
鐵離子	Fe³⁺	淺紫（水解後為黃色）
亞鈷離子	Co²⁺	粉紅
鎳離子	Ni²⁺	綠
銅離子	Cu²⁺	藍

相關條目

• 酸根離子
• 金屬離子

參考文獻

• McDaniel W. E., "Collision Phenomena in Ionized Gases", John Wiley & Sons, 1964, NewYork

參考資料

1. Faraday, Michael; James, Frank A. J. L. The correspondence of Michael Faraday. History of technology series. London: Institution of Electrical Engineers. 1991. ISBN 978-0-86341-248-6. 缺少或|title=為空 (幫助)
2. BBC - History - Michael Faraday. www.bbc.co.uk. [2024-03-25]. （原始內容存檔於2016-08-25） （英國英語）.
3. The original copy: photography of sculpture, 1839 to today. Choice Reviews Online. 2011-01-01, 48 (05). ISSN 0009-4978. doi:10.5860/choice.48-2491.
4. Figure 4. Laureates of the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1953 (from left to right): Hans Adolf Krebs (08/25/1900–11/22/1981) and Fritz Albert Lipmann (06/12/1899–07/24/1986). Photo taken from the archives of the Nobel Foundation [9].. dx.doi.org. [2024-03-25].
5. Harris, William H. (編). The New Columbia encyclopedia. 4th ed. New York: Columbia University Press : distributed by Lippincott. 1975. ISBN 978-0-231-03572-9. 缺少或|title=為空 (幫助) 引文格式1維護：冗餘文本 (link)
6. Encyclopaedia Britannica, Inc (編). The New encyclopaedia Britannica. 15th ed. Chicago: Encyclopaedia Britannica. 1992. ISBN 978-0-85229-553-3. 缺少或|title=為空 (幫助) 引文格式1維護：冗餘文本 (link)
7. Pierre Abailard - L. S. Berg. Dictionary of scientific biography. New York: Scribner. 1970. ISBN 978-0-684-10112-5. 缺少或|title=為空 (幫助)