离子
lí zǐ
离子是失去或得到电子后带有正电荷或负电荷的原子或原子团。
Definition
离子是因失去或得到电子而带有电荷的原子或原子团；失去电子使它带正电，得到电子使它带负电。带正电的离子称为阳离子，带负电的离子称为阴离子；由于电荷不平衡发生在质子与电子之间，质子数永远不会改变。金属倾向于形成阳离子，非金属倾向于形成阴离子，正负电荷相互吸引就构成了离子化合物。单原子离子的形成，是因为电离能或电子亲和能有利于原子达到稀有气体的电子结构；而像 $SO_4^{2-}$、$NO_3^-$ 和 $NH_4^+$ 这样的多原子离子，则是通过共价键结合、整体带电的原子团。溶液中的离子能够导电，而极性溶剂分子对离子的水合作用正是推动溶解的动力。
Example
钠原子失去一个电子，变成带正电的钠离子；氯原子得到这个电子，变成带负电的氯离子，两者结合就形成了食盐。镁（$12$ 个质子）失去 $2$ 个电子形成含 $10$ 个电子的 $Mg^{2+}$，氧（$8$ 个质子）得到 $2$ 个电子形成含 $10$ 个电子的 $O^{2-}$，两者结合成氧化镁 $MgO$。钠的第一电离能为 $496\text{ kJ/mol}$，但要从 $2p$ 内层再移走一个电子则需要 $4{,}562\text{ kJ/mol}$，这就是为什么在一般化学反应中钠只形成 $Na^+$ 而不会形成 $Na^{2+}$；$Na^+$ 离子（半径约 $102\text{ pm}$）比中性原子（约 $186\text{ pm}$）小得多，因为它失去了整个外层电子壳。
Key Insight
原子变成离子时，从来都不是靠得到或失去质子，而只是电子在移动。主族元素离子的电荷可以从其所在列预测：第 $1$ 族形成 $+1$，第 $2$ 族形成 $+2$，第 $16$ 族形成 $-2$，第 $17$ 族形成 $-1$，各自都是为了达到最近的满壳层结构。你的神经通过 $Na^+$ 和 $K^+$ 离子穿过细胞膜来传导信号，肌肉则依靠 $Ca^{2+}$ 信号收缩，所以离子化学是生命细胞的电信号语言，而不仅仅是盐结晶的故事。