價電子（Valence Electron）

價電子（Valence Electron）
高雄市立高雄高級中學化學科陳藝菁老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

價電子是指位於原子最外層電子殼層或稱價殼層中的電子。價電子在決定原子間如何進行化學反應時，扮演相當重要的角色。當電子填滿價電子殼層（valence shell）時，這個原子較為鈍性（inert），幾乎不與相同原子或其他元素反應。這是因為此原子要由填滿的電子殼層中得失一個電子需要轉移較高的能量。當原子中只有一、兩個價電子時，它們甚易被移走變成陽離子，而造成填滿的電子殼層；故此類原子較不安定，較易發生化學反應。反之亦然。價電子通常處於原子最外層的部分，且為具有在原子間形成化學鍵能力的電子，但過渡元素的價電子也可能出現在較內殼層的d軌域。

原子最外層價殼層中的電子數目控制了原子的鍵結行為；因此，在週期表中，具有相同價電子的原子被歸為同一類，稱為同族元素。通常，原子的價電子殼層中的電子越少，其反應性越高；因此，鹼金族為金屬中活性最大的元素。由於原子的價電子殼層在填滿時較為安定，因此，原子會利用與鄰近原子共用電子以形成共價鍵（covalent bond）或得失價電子以形成離子鍵（ionic bond）的方式，來填滿價殼層，以達安定的狀態。

元素的價電子數目，除了3-12族的過渡金屬外，可利用週期表（periodic table）的族數來歸類。下表為族數與價電子的關係:

價電子與內殼層電子一樣，都能以光子的形式吸收或放出能量。能量的吸收或放出會使電子從一個殼層轉移到另一殼層，甚至使電子脫離價電子殼層或原子。當電子吸收光子後，視其得到能量的多寡，可使電子移至不同的外電子殼層；反之，當電子以光子的形式放出能量，電子會依據光子所含能量的高低，而移向不同的較內殼層。

電子也能用以決定元素的電導性（electrical conductivity）。價電子數目能決定價電子能否輕易的脫離價電子殼層。價電子游離能小的原子，在固態時，其電子甚易由一原子移至其旁的原子上。當有電場存在時，此電子可在固體中自由移動形成電流，這些電子就叫「自由電子」。原子的每一電子殼層均只有一定數量的電子，價電子殼層也不例外。價電子殼層中的價電子越少越好，因為價電子越多，游離能越大，越不易形成自由電子。當價電子殼層越接近填滿時，價電子就需吸收較多的能量才能脫離價電子殼層。反之，當價電子殼層接近全空時，其游離能較低，要使價電子脫離價電子殼層僅需較少的能量。所以價電子越沒填滿的原子，其價電子越易形成自由電子，而由這種原子組成的材料就有較好的電導性。

導體（conductor）通常具有三個或更少的價電子，其導電性佳，銅（copper）、鋁（aluminium）、銀（silver）、金（gold）均是相當好的導體。絕緣體（insulators）通常具有五個或更多的價電子，與導體比起來導電性相當的差。鑽石和固態硫皆是絕緣體。半導體（semiconductors）通常具有四個價電子，其導電性介於導體與絕緣體間，例如矽（Si）和鍺（Ge）。

參考資料:
http://en.wikipedia.org/wiki/Valence_electron