什麼是價電子？如何找出它們？
價電子是原子最外層殼層中的電子，也就是參與化學鍵結的電子。對主族元素而言，價電子數等於族數的個位數字：第 16 族的氧有 6 個，第 17 族的氯有 7 個。價電子決定了元素會形成哪些離子，以及能形成多少個鍵。
價電子是什麼
原子中的電子排列在原子核周圍的殼層中。內層殼層中的電子稱為核心電子，被緊緊束縛，很少參與反應。最外層殼層的電子離原子核較遠，束縛較鬆，是最先與其他原子交互作用的電子。這些就是價電子。
鈉有 11 個電子，排列為 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹。前十個形成穩定的核心，排列與氖相同，單獨的那個 3s 電子就是鈉唯一的價電子。鈉幾乎所有的化學性質都來自這一個電子。
如何從族數找出價電子
對主族元素而言，週期表直接就能給你答案。第 1 族和第 2 族的元素分別有 1 個和 2 個價電子。對第 13 到 18 族，把族數減去 10：第 13 族有 3 個，第 14 族有 4 個，第 15 族有 5 個，第 16 族有 6 個，第 17 族有 7 個，第 18 族有 8 個。
所以碳（第 14 族）有 4 個價電子，氮（第 15 族）有 5 個，氧（第 16 族）有 6 個，氖（第 18 族）有 8 個。氦是第 18 族中的例外：它只有 2 個價電子，剛好填滿它的第一層殼層。
如何從電子組態找出價電子
如果你知道電子組態，就數出編號最高的殼層中的電子。對主族元素來說，這些就是最外層的 s 和 p 電子。
氧是 1s² 2s² 2p⁴。它最高的殼層是 2，裡面有 2 + 4 = 6 個電子，所以氧有 6 個價電子。溴是 [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵。它最高的殼層是 4，裡面有 2 + 5 = 7 個電子。填滿的 3d 次殼層屬於內層殼層，不計算在內，所以溴和其他所有鹵素一樣，有 7 個價電子。
價電子與離子
原子傾向得到、失去或共用電子，直到達到穩定的排列，通常是像惰性氣體一樣有八個外層電子（八隅體）。氫和鋰這類很小的原子則以氦的兩個電子為目標。
價電子少的元素會失去電子形成陽離子，價電子多的元素則會得到電子形成陰離子。第 1 族金屬形成 +1 離子（Na⁺），第 2 族金屬形成 +2 離子（Mg²⁺），第 13 族的鋁形成 +3 離子（Al³⁺）。在另一側，第 15 族的氮和磷形成 −3 離子（N³⁻、P³⁻），第 16 族的氧和硫形成 −2 離子（O²⁻、S²⁻），第 17 族的鹵素形成 −1 離子（Cl⁻）。惰性氣體已經有填滿的外層殼層，所以電荷為 0。第 14 族的碳和矽通常以共價鍵共用它們的 4 個價電子，而不是形成簡單的離子。
價電子與鍵結
價電子也能解釋共價鍵。碳有 4 個價電子，還需要 4 個才能湊成八隅體，所以通常形成 4 個鍵，如甲烷（CH₄）。有 5 個價電子的氮在氨（NH₃）中形成 3 個鍵，有 6 個價電子的氧在水（H₂O）中形成 2 個鍵。
路易斯電子點式把價電子畫成元素符號周圍的小點。氧畫 6 個點，氯畫 7 個點，讓你一眼就能看出每個原子還需要多少電子。
過渡金屬：特殊情況
對過渡金屬而言，規則沒有那麼簡單，因為緊鄰最外層殼層下方的 d 次殼層中的電子也可能參與鍵結。在本站，過渡金屬所顯示的價電子數是它最外層 s 次殼層中的電子數。鐵是 [Ar] 3d⁶ 4s²，顯示為 2 個價電子。
請記住，d 電子也會參與鍵結。鐵通常會形成 Fe²⁺ 和 Fe³⁺：它先失去兩個 4s 電子，再失去一個 3d 電子而成為 Fe³⁺。這就是許多過渡金屬有不只一種常見電荷的原因。
重點
- 價電子是原子最外層殼層中的電子，它們參與鍵結。
- 第 1 族和第 2 族分別有 1 個和 2 個價電子；對第 13 到 18 族，把族數減去 10。
- 氦雖然位於第 18 族，卻只有 2 個價電子。
- 原子藉由得到、失去或共用價電子來達到填滿的外層殼層，這決定了它們通常的電荷。
- 對過渡金屬，本站顯示的是最外層的 s 電子（鐵為 2 個），但 d 電子也可能參與鍵結。
自我檢測
三道關於這堂課的小測驗。
1. 第 15 族的氮有多少個價電子？
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5 — 對第 13 到 18 族，把族數減去 10：15 − 10 = 5。2. 溴的電子組態是 [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵。它有多少個價電子？
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7 — 只有最高殼層中的電子才算，也就是 2 + 5 = 7，因為填滿的 3d 次殼層屬於內層殼層。3. 第 18 族的哪一種元素只有 2 個價電子？