イオン結合 （イオンけつごう、 英語 ：ionic bond）は正電荷を持つ 陽イオン （カチオン）と負電荷を持つ 陰イオン （アニオン）の間の ?電引力 （ク?ロン力）による 化?結合 である。この結合によって イオン結晶 が形成される。 共有結合 と?比され、 結合性軌道 が 電?陰性度 の高い方の原子に局在化した極限であると解?することもできる。
イオン結合は 金?元素 （主に陽イオン）と 非金?元素 （主に陰イオン）との間で形成されることが多いが、 ?化アンモニウム など、非金?の多原子イオン（ここでは アンモニウムイオン ）が陽イオンとなる場合もある。イオン結合によってできた物質は 組成式 で表される。
イオン結晶の 結合エネルギ? のうち、イオン間の?電相互作用によるエネルギ?を マ?デルング?エネルギ? （Madelung energy）という。
はじめに2つのイオン間の相互作用について考える。陽イオンと陰イオンの電荷をそれぞれ ± q {\displaystyle \pm q} とすると、イオン i {\displaystyle i} と j {\displaystyle j} の間の相互作用エネルギ? U i j {\displaystyle U_{ij}} は
と書くことができる。イオン i {\displaystyle i} と j {\displaystyle j} の間の距離を r i j {\displaystyle r_{ij}} とした。第１項は パウリの排他律 による斥力ポテンシャルで、 λ {\displaystyle \lambda } と ρ {\displaystyle \rho } はそれぞれ、斥力の大きさと斥力が?く距離を決定する パラメ?タ である。第2項はク?ロンポテンシャルを表す [注? 1] 。 (1)式の + {\displaystyle +} 符?は同種の電荷に?して、 − {\displaystyle -} 符?は異種の電荷に?してとる。ただし、イオン結晶での ファンデルワ?ルス力 の部分は凝集エネルギ?の 1 ∼ 2 % {\displaystyle 1\sim 2\%} 程度の比較的小さな寄?しか?えないので、ここでは無視した [1] 。
次に結晶について考える。結晶の最近接イオン間距離を R {\displaystyle R} とおき、 r i j = p i j R {\displaystyle r_{ij}=p_{ij}R} となる p i j {\displaystyle p_{ij}} を導入すると 2 N {\displaystyle 2N} 個のイオンからなる結晶の全 格子エネルギ? U t o t {\displaystyle U_{tot}} [注? 2] は、
と書くことができる。ただし斥力ポテンシャルは、最近接イオン間相互作用のみを考慮し、それ以外は無視した。 z {\displaystyle z} は最近接イオンの?である。 α {\displaystyle \alpha } はマ?デルング定?とよばれ、
で定義する。ただし S i j {\displaystyle S_{ij}} はイオン i {\displaystyle i} と j {\displaystyle j} が異符?のときは + 1 {\displaystyle +1} 、同符?のときは − 1 {\displaystyle -1} をとる。
イオンが?止した?度ゼロの?態を考える。?力がゼロという?件の下では、?積に?して U t o t {\displaystyle U_{tot}} が最小となる。これは平衡距離 R 0 {\displaystyle R_{0}} で U t o t {\displaystyle U_{tot}} が最小となることに等しいので d U t o t d R = 0 {\displaystyle {dU_{tot} \over dR}=0} が成り立つ。(2)式より
平衡距離 R 0 {\displaystyle R_{0}} での2個のイオンからなる結晶の全格子エネルギ?は
と書ける。第1項が斥力項、第2項がク?ロン項すなわち マ?デルング?エネルギ? を表す。
例えば水素（H₂）や酸素（O₂）など等核 2原子分子 は、純?な 共有結合 によって形成されている。しかし 一酸化窒素 （NO）や 一酸化炭素 （CO）のような異核２原子分子は、共有結合性とイオン結合性が混ざっている。これは分子を形成する際の 電荷分布 の?化によって生じる。
原子A,Bからなる2原子分子について考える。結合前の原子A,Bの電子の存在確率密度をそれぞれ ρ A {\displaystyle \rho _{A}} 、 ρ B {\displaystyle \rho _{B}} とすると、2原子分子の電子の存在確率密度 ρ A B {\displaystyle \rho _{AB}} は次の形で?えられる。
右?第一項と第二項は、 α i {\displaystyle \alpha _{i}} 個だけの電子が原子Bから原子Aに移動し、2原子分子において 電子 が偏っていることを表す。 ρ b o n d {\displaystyle \rho _{bond}} は原子A,Bが結合したときに中間部分に電子密度が高くなってできた結合電荷であり、全空間での ρ b o n d {\displaystyle \rho _{bond}} に?する全電荷はゼロに等しい。 α i {\displaystyle \alpha _{i}} 、 α c {\displaystyle \alpha _{c}} は、結合のイオン性(ionicity)と共有性(covalency)の尺度を表し、 α i 2 + α c 2 = 1 {\displaystyle {\alpha _{i}}^{2}+{\alpha _{c}}^{2}=1} を?たす。等核2原子分子は電子の偏りはないので α i = 0 , α c = 1 {\displaystyle \alpha _{i}=0,{\displaystyle \alpha _{c}=1}} である。電子密度は
と表せ、結合前後の電荷密度の?化は結合電荷の寄? ( ρ b o n d ) {\displaystyle {\bigl (}\rho _{bond}{\bigr )}} のみによって?えられる。一方、異核2原子分子は α i ≠ 0 , α c ≠ 1 {\displaystyle \alpha _{i}\neq 0,\alpha _{c}\neq 1} であるので電子密度は
と表せる。共有結合性の電荷の寄? ( α c ρ b o n d ) {\displaystyle {\bigl (}\alpha _{c}\rho _{bond}{\bigr )}} に加えて、イオン結合性の電荷の寄? ( α i ( ρ A − ρ B ) ) {\displaystyle {\bigl (}\alpha _{i}(\rho _{A}-\rho _{B}){\bigr )}} を含んでいる。
これより、等核2原子分子では、結合は純?に共有性であり、異核2原子分子では共有性とイオン性が混ざった性格を示す。