thumb|right|200px|硝酸イオンの電位マップ。赤色の領域は、黄色の領域よりも電子密度が小さい。 分子イオン（ぶんしイオン、）または多原子イオン(polyatomic ion) は、共有結合または錯体を作る2つまたはそれより多くの原子から構成されるイオンである。酸塩基化学においては単一の構造として働き、塩(えん)を形成する。かつては、必ずしも電荷を持たず、不対電子を持つラジカルの意味でも用いられていた。
例えば、水酸化物イオンは、1つの酸素原子と1つの水素原子から構成されており、OH-と表わされ、-1の電荷を持つ。アンモニウムイオンは、1つの窒素原子と4つの水素原子から構成され、NH4+の化学式を持ち、電荷は+1である。
分子イオンは、しばしば中性分子の共役酸または共役塩基と考えられる。例えば、硫酸イオンSO42-は、SO3+H2Oに分解されるH2SO4に由来する。
命名 分子イオンの命名には、2つの規則がある。1つ目は、biという接頭辞が付けられると、化学式に水素が1つ加わり、電荷が1増加する。biの代わりにhydrogenという言葉が用いられる場合もある。H+とCO32-から構成されるHCO3-は、bicarbonateまたはhydrogen carbonateと呼ばれる。
多くの分子イオンは、非金属元素酸化物由来の酸の共役塩基である。例えば、SO42-は、H2SO4に由来する。
2つ目の規則は、イオンの酸素原子の数に着目したものである。塩素のオキソアニオンを例にとると、以下のようになる。 酸化数 −1 +1 +3 +5 +7 陰イオン名 塩化物イオン 次亜塩素酸イオン 亜塩素酸イオン 塩素酸イオン 過塩素酸イオン 化学式 Cl^- ClO^- ClO2{}^- ClO3{}^- ClO4{}^- 構造
まず、基本となる名前は、-ateという語尾を持つ。1つ酸素が付加されると、perという接頭辞が付けられる。酸素が1つ減ると-ateの語尾が-iteに変わり、もう1つ減ると-iteの語尾はそのままでhypoという接頭辞が付けられる。これら全ての場合において、電荷は影響を受けない。
以上の規則は、全ての分子イオンに適用はできないが、ほとんどの場合（硫酸イオン、リン酸イオン、硝酸イオン、塩素酸イオン）に適用可能である。
分子イオンの例 以下の表は、分子イオンの例である。
陰イオン 酢酸イオン CH3COO{}^{-} アセチリド C2{}^{2-} 安息香酸イオン C6H5COO{}^{-} 炭酸水素イオン HCO3{}^{-} 炭酸イオン CO3{}^{2-} シアン化物イオン CN{}^{-} 水酸化物イオン OH{}^{-} 過酸化物イオン O2{}^{2-} 超酸化物イオン O2{}^{-} 硝酸イオン NO3{}^{-} リン酸イオン PO4{}^{3-} 硫酸イオン SO4{}^{2-}
陽イオン アンモニウムイオン NH4{}^{+} ホスホニウムイオン PH4{}^{+} オキソニウムイオン H3O{}^{+} フルオロニウムイオン H2F{}^{+} 水銀イオン Hg2{}^{2+} トロピリウムイオン C7H7{}^{+}
関連項目 単原子イオン 水素分子イオン
外部リンク List of polyatomic ions A Beginner's Guide To Polyatomic Ions. Tables of Common Polyatomic Ions, including PDB files