原子鍵結與原子間作用力
價電子
在原子所有的電子中,只有最外層的那些能做化學:它們是原子伸出去抓鄰居的「手」。這些外層電子就是價電子。內層電子像早已吃完、被遺忘的便當;價電子則是放在桌上、隨時可以交換、共用或匯集的那些。
價電子的數目跟著週期表的族(直行)走:鈉等第一族金屬有 1 個,鎂 2 個,碳 4 個,氧 6 個,氯 7 個,惰性氣體 8 個(氦是 2)。碳有四個價電子,正是它能形成四個鍵、建出鑽石、石墨與一切有機分子的原因。這個數目決定了原子整個鍵結性格:想形成幾個鍵,以及偏好把電子送出去、搶進來、還是共用。
價電子決定了會形成哪一種鍵。金屬把少數價電子抓得很鬆,任其遊走(金屬鍵與其電子海);非金屬把價電子抓得很緊,若不是彼此共用(共價),就是搶鄰居的(離子)。所以數價電子,往往是預測材料結構與行為的第一步,看它是導體或絕緣體、硬或軟、熔點高或低。
矽(第 14 族)有 4 個價電子,所以每個矽原子和四個鄰居各形成一個共價鍵,建出開放的鑽石立方結構,這正是每一顆電腦晶片的根基。換成磷(第 15 族,5 個價電子),多出來的那一個電子,就是摻磷後把矽變成 n 型半導體的原因。
數一數外層電子,往往就能猜到原子會怎麼鍵結。
對過渡金屬(鐵、銅及其鄰居)而言,價的概念比較模糊,因為 d 殼層電子也可能參與,給出好幾種可能的價數:鐵就以同時能是 Fe^2+ 與 Fe^3+ 聞名。單純用族數的規則,主要在主族元素上才乾淨好用。
又称
另见