什麼是離子？如何預測它們的電荷？
離子是因為得到或失去電子而帶有電荷的原子或原子團。失去電子的原子變成稱為陽離子的帶正電離子，得到電子的原子則變成稱為陰離子的帶負電離子。對許多元素來說，光憑族數就能預測電荷：第 1 族的鈉形成 Na⁺，第 17 族的氯形成 Cl⁻。
原子是電中性的，離子則不是
原子的原子核中有帶正電的質子，周圍有帶負電的電子。在電中性原子中，兩者的數量相等，所以電荷互相抵消。鈉原子有 11 個質子和 11 個電子，所以它的總電荷為零。
在化學反應中，原子核不會改變，但電子可以從一個原子轉移到另一個原子。如果一個原子最後的電子數與質子數不同，它就帶有淨電荷，稱為離子。你只要做一次減法就能求出電荷：電荷 = 質子數 − 電子數。
陽離子與陰離子
原子失去電子後，質子比電子多，所以帶正電。帶正電的離子稱為陽離子。鈉失去 1 個電子：11 個質子 − 10 個電子 = +1，所以離子是 Na⁺。鎂失去 2 個電子：12 個質子 − 10 個電子 = +2，寫作 Mg²⁺。
原子得到電子後，電子比質子多，所以帶負電。帶負電的離子稱為陰離子。氯得到 1 個電子：17 個質子 − 18 個電子 = −1，所以離子是 Cl⁻。氧得到 2 個電子：8 個質子 − 10 個電子 = −2，寫作 O²⁻。
書寫電荷時，先寫數字、後寫正負號，並以上標表示：Mg²⁺，而不是 Mg⁺²。如果電荷是 1，就省略數字，如 Na⁺ 和 Cl⁻。
原子為什麼會得到或失去電子
原子在外層殼層填滿時最穩定，就像惰性氣體一樣。鈉的電子排列為 2, 8, 1。失去唯一的外層電子後剩下 2, 8，與氖的排列相同。若改為得到 7 個電子，所需的能量要大得多，所以鈉是失去 1 個電子。
氯的排列是 2, 8, 7。只要得到 1 個電子，就變成 2, 8, 8，與氬相同。一般而言，金屬只有少數外層電子，傾向於失去它們而形成陽離子；非金屬有許多外層電子，傾向於再得到電子而形成陰離子。
從族預測電荷
對主族元素而言，週期表會告訴你通常的電荷。第 1 族金屬形成 +1 離子（Li⁺、Na⁺、K⁺），第 2 族金屬形成 +2 離子（Mg²⁺、Ca²⁺），第 13 族的鋁形成 Al³⁺。
在右側，數一數每個原子還需要多少個電子才能達到 8 個。第 15 族元素有 5 個外層電子，還需要 3 個，所以形成 −3 離子（N³⁻）。第 16 族元素還需要 2 個，形成 −2 離子（O²⁻、S²⁻），第 17 族元素還需要 1 個，形成 −1 離子（F⁻、Cl⁻、Br⁻）。惰性氣體已經有填滿的殼層，所以電荷為 0。第 14 族的碳和矽通常是共用電子，而不是形成簡單的離子。
許多過渡金屬能形成不只一種離子。鐵形成 Fe²⁺ 和 Fe³⁺，銅形成 Cu⁺ 和 Cu²⁺。它們的名稱用羅馬數字表示電荷：鐵(II) 表示 Fe²⁺，鐵(III) 表示 Fe³⁺。
離子的命名與組合
陽離子沿用元素的名稱：Na⁺ 是鈉離子，Ca²⁺ 是鈣離子。單原子陰離子的英文名稱字尾改為 -ide，中文則稱為某離子：氯變成氯離子（Cl⁻，chloride），氧變成氧離子（O²⁻，oxide），硫變成硫離子（S²⁻，sulfide），氮變成氮離子（N³⁻，nitride）。
在化合物中，正電荷和負電荷加起來必須為零。Na⁺ 和 Cl⁻ 以一比一平衡，形成食鹽 NaCl。氯化鈣的每個 Ca²⁺ 需要兩個 Cl⁻，所以化學式是 CaCl₂。氧化鋁需要兩個 Al³⁺（共 +6）和三個 O²⁻（共 −6），所以是 Al₂O₃。
重點
- 離子是帶有電荷的原子或原子團，因為它的電子數與質子數不同。
- 失去電子形成帶正電的陽離子，如 Na⁺；得到電子形成帶負電的陰離子，如 Cl⁻。
- 電荷 = 質子數 − 電子數，而且在化學反應中只有電子會移動。
- 通常的電荷隨族而定：第 1 族為 +1，第 2 族為 +2，鋁為 +3，第 15 族為 −3，第 16 族為 −2，第 17 族為 −1，惰性氣體為 0。
- 單原子陰離子（英文名稱以 -ide 結尾）包括氯離子、氧離子和硫離子。
自我檢測
三道關於這堂課的小測驗。
1. 一個鎂原子（12 個質子）失去 2 個電子。會形成哪一種離子？
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Mg²⁺ — 有 12 個質子和 10 個電子，電荷是 12 − 10 = +2，所以離子是 Mg²⁺。2. 什麼是陰離子？
顯示答案
原子得到電子後形成的帶負電離子 — 得到電子會使原子的電子比質子多，所以它變成帶負電的離子，也就是陰離子。3. 硫位於第 16 族。硫離子通常帶有什麼電荷？