中3理科のイオンは基礎が重要

中学3年生の理科で学習するイオンの単元で、苦戦する中学生がたくさんいます。こういう学生の多くが、内容を理解せずに語句だけを覚えようとして、それぞれの知識が結びついていないように感じます。イオンの単元に限ったことではないですが、単純に語句だけをおぼえるのではなく、基礎から理解を積み重ねていくことが大切です。

イオンとは何か

イオンを勉強しているという中学生には、「イオンって何か説明して。」と必ずはじめに質問します。理科で平均点を取れない子のほとんどがこの質問に答えられません。イオンという単元について学習しているのに、イオンが何かわかっていなければ、この単元の学習はどれも正しく理解できないでしょう。電池、酸とアルカリなど、中学3年生の化学は全てイオンに関連しているので、基礎が理解できていないと、中3の化学が全てわからなくなってしまいます。イオンが苦手な人は、まずはイオンが何かということを、説明できるようになりましょう。

イオンの基礎

イオンとは「原子が電気を帯びたもの」です。

物質を構成する基本的な最小単位の粒子が原子ですが、原子には右図のようにプラスの電気をもつ陽子と、マイナスの電気を持つ電子が含まれています。原子は通常、陽子と電子の数が等しいので、電気的に中性（電気を帯びていない状態）になっていますが、電子は移動することができるので、電子を失ったり電子を受け取ったりすることで、原子は電気を帯びてイオンになるのです。

電子を失いプラスの電気を帯びたものを陽イオン、電子を受け取りマイナスの電気を帯びたものを陰イオンと呼びます。これらのイオンを化学式で表すときは右上に＋や－を書いて、電子の過不足が判断できるようになっています。

原子によって、陽イオンになるか陰イオンになるかは決まっています。例えばナトリウムイオンやマグネシウムイオンは電子を失う性質があるため、＋の電気を帯びた陽イオンになり、逆に塩化物イオンや硫化物イオンは－の電気を帯びた陰イオンになります。

また、ナトリウムイオンのように電子を1つ失ってできるイオンを1価の陽イオンと言い、マグネシウムのように電子を2つ失っできるものを2価の陽イオンと言います。これらは電子が少なくなったために、プラスの電気を帯びているのです。反対に、塩化物イオンのように電子を1つ受け取ってできたイオンを1価の陰イオンと言い、電子を2つ受け取ってできたイオンを、2価の陰イオンと言います。こちらは電子が多くなったために、マイナスの電気を帯びます。つまり電子の数の過不足が、イオンの鍵となるのです。

電解質と電離

イオンと関連して知っておくべきことが、電解質と電離です。

電解質は水に溶けると電離して電流が流れる物質です。電離とは、陽イオンと陰イオンに分かれることです。電離が起きると、その水は陽イオンと陰イオンが含まれている水溶液になります。電流の正体は電子で、回路の金属線では電子が移動していますが、水溶液ではイオンに電子を運んでもらうのです。真水に電流が流れないのは、水中に動けるイオンがほとんど存在しないためで、水に電気を流すためにはイオンが含まれている必要があるのです。イオンの化学式、電離を表す化学式（電離式）を書く問題はテストでよく出されるので、書けるようにする必要があります。

イオンの化学式

中学で出てくるイオンの化学式は、右の表にあるもの覚えておけば良いでしょう。2年生で覚えた化学式に＋や－を書いただけなので、暗記はそれほど大変ではないはずです。もし2年生で学習した化学式を覚えていない、忘れてしまったのであれば、この際、全部一緒に暗記してしまいましょう。どちらも頭に入っていると、電離についてもより理解できるはずです。例えば硫酸の電離式を見てみましょう。

H2SO4　→　2H+ + SO42-

水素イオンは1価の陽イオンで、硫酸イオンは2価の陰イオンです。つまり、電離した際に H+ ではなく、2H+ とすることで電子の数を合わせているのです。硫酸がH2SO4という化学式なのも、イオンがわかれば納得できるのではないでしょうか。

まとめ

中学生で学習するイオン単元の内容は、高校化学に片足を入れたような内容になっているため、細かい内容を考えていくと、中学生で学習しない知識が必要になります。そこまで深堀する必要はありませんが、土台部分となるイオンの基礎はしっかりと理解しておくべきです。英語や数学もそうですが、高校での学習は中学の学習を理解した上で進めていきます。高校化学も同様で、中学だけでなく、高校以降の学習に繋げる意味でも、基礎をしっかり理解しておくべきでしょう。