透過 MCP 連接 →

輸入計算

輸入中性原子的質子數(1~118)。

數學公式

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結果

價電子數
6
electrons in the outermost (n = 2) shell
原子序 (Z) 8
最高主量子數 (n) 2

什麼是價電子計算機?

價電子指的是原子最外層的電子,也就是參與化學鍵結與決定反應性的關鍵電子。本計算機會以中性原子的原子序(Z)為輸入,依照構築原理(Aufbau)的填充順序建立電子組態,再計算最高主量子數(n)所屬 s 與 p 次殼層中的電子數。這套主族元素的慣用算法會得到 1~8 個價電子,與週期表中代表性元素的「族數規則」完全吻合。

具有同心電子殼層的原子,最外層電子被突顯顯示
價電子是位於最外層(n 最大)電子殼層的電子。

使用方式

輸入該元素的原子序 Z(1 到 118)即可。工具會回傳價電子數,並同時顯示最高被佔據的殼層 n。舉例來說,氧的 \(Z = 8\),電子組態為 1s² 2s² 2p⁴,其最外層(\(n = 2\))共有 \(2 + 4 = 6\) 個價電子。

公式說明

電子依能量由低到高依序填入各次殼層:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……以此類推。填充完成後,我們找出含有電子的最大主量子數 n,再把該層的 s 與 p 電子相加:

$$\text{Valence Electrons} = \left( n_{\max}s + n_{\max}p \right)\Big|_{\,Z\,=\,\text{Atomic Number}}$$(取最高 n 值)。

此算法刻意排除內層的 d 與 f 電子,因此能得出主族元素熟悉的族數對應值(例如第 1 族為 1,第 17 族為 7)。

元素週期表的縱列,顯示價電子數沿同一週期遞增
主族元素的價電子數與元素週期表的族(縱列)相對應。

實例演算

以氯為例,\(Z = 17\),電子組態為 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵。最外層為 \(n = 3\),含有 3s² 與 3p⁵ → \(2 + 5 = 7\) 個價電子,正好對應第 17 族。

常見問題

為什麼這裡不計入 d 區(過渡金屬)的電子?在主族化學中,價電子慣例上是指最外層的 s 與 p 電子。過渡金屬的價數可變,本工具僅提供以殼層為基準的簡化計數。

惰性氣體呢?它們顯示為 8 個價電子(氦是例外,為 2 個),反映出最外層已填滿的穩定狀態。

能用在離子上嗎?不行,本工具假設為帶有 Z 個電子的中性原子。若是帶電的離子,請自行手動調整。

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