學習目標2.1緒論2.2基本概念2.3原子中的電子圖2-1圖2-2圖2-3量子數QuantumNumbers多電子原子中每個電子的運動特性，乃是以四個量子數（quantumnumber）定義之，其中包含表示電子軌域大小的主量子數（principalquantumnumber）n、表示軌域形狀的角量子數l、表示軌域方向的磁量子數ml，以及說明每個電子自旋方向的旋量子數ms主層由主量子數n來指定，n＝1、2、3、4、5‥‥‥；或者也可以用大寫字母K、L、M、N、O‥‥‥等，依序表示主層的名稱（即K＝1，L＝2‥‥‥）。主量子數主要是表示電子運動時軌域的大小，n值愈大，表示電子的運動離核愈遠。第二個量子數為角量子數l，又稱為副層，表示電子繞原子核運動時的軌域形狀，以小寫字母s、p、d、f‥‥‥等來標示。每一個副層中的能量狀態數目，我們以第三個量子數，即磁量子數ml來決定。例如，對s軌域而言，只有單一能量狀態，但對其他的副層軌域形狀如p、d及f而言，則分別可擁有3、5及7種能量狀態存在（表2.1）。第四個量子數為旋量子數ms，說明每一個電子的自旋方向。前述之每一能量狀態可以允許兩個具不同旋轉方向，亦即不同旋量子數之電子填入。這兩個旋量子數的允許值分別為＋1/2及－1/2。圖2.4有一些特點值得注意：1.主量子數愈小，其能階愈低。2.在相同的主能階中，副層的能階又隨著角量子數l的增加而增大。表2.1在某些電子主層及副層中可利用的電子狀態數目圖2-4電子組態ElectronConfigurations庖立不相容原理（Pauliexclusionprinciple）。這個規則說明每個電子軌域僅能允許兩個自旋方向不同的電子填入。因此，在s、p、d及f副層中，相對能容納的電子總數分別為2、6、10及14。一些常見的元素其電子組態列於表2.2中。表2.2一些常見元素之預期電子組態一覽表2.4週期表圖2.6圖2.72.5鍵結力與鍵結能材料的機械勁度（或彈性模數）會由作用力-原子間距離曲線圖之曲線決定。勁度相對較大的材料，其在曲線圖上r=r0處會呈現比可撓性材料更陡峭的斜率。圖2.8(a)圖2.8(b)2.6原子間的主要鍵結表2.3各種不同物質的鍵結能及其熔點共價鍵CovalentBonding共價鍵（covalentbonding）的形成是由兩個原子共用彼此的價電子，以達到安定的電子組態。圖2.10為甲烷分子（CH4）的共價鍵模型。圖2.10金屬鍵MetallicBonding金屬鍵（metallicbonding）存在於金屬材料及其合金中，已有一個相對簡單、非常貼近鍵結輪廓的模型被提出。在所提出的模型中，這些原子的價電子不會被某一特定的原子束縛住，而是可以自由地在整個金屬中漂移。這些可自由移動的價電子群可視為屬於整個金屬且在整個金屬內部形成一片「電子海」或「電子雲」。不同型態材料（如金屬、陶瓷、高分子）的某些行為特性，可以用其鍵結型態來解釋。因離子鍵和共價鍵的材料缺乏大量的自由電子，所以它們都是電及熱的不良導體。2.7次要鍵結或凡得瓦爾鍵結變動感應偶極鍵FluctuatingInducedDipoleBonds原子中所有電子相對於帶正電原子核之整體分布是均勻而對稱者，可能會自發性或受感應而產生偶極。（如圖2.13a）所有的原子都經歷著持續不斷的震動，這會使某些原子或分子產生極為短暫或瞬間的電荷分布不均勻，因而產生小偶極，如圖（2.13b）。圖2.13偶極分子－感應偶極鍵PolarMolecule-InducedDipoleBonds在某些分子中，由於其正、負電荷區域的不對稱分布而形成永久偶極矩，這種分子稱為偶極分子（polarmolecules）。永久偶極鍵PermanentDipoleBonds每一個H－F、H－O或H－N鍵結，氫原子的唯一電子與其他原子共用，鍵結的氫原子端相當於一個裸露的正電性質子，缺乏電子屏障。圖2.15顯示上述分子的高度正電荷端，會與鄰近分子的負電荷端產生很強的吸引力。氫鍵的能量通常比其他形式次要鍵結的能量還大，其數值可高達51kJ/mol（0.52eV/分子）。如表2.3中所示。氟化氫和水的分子量雖然都不大，但其熔點與沸點溫度卻都異常的高，這都歸因於氫鍵的影響。圖2.152.8分子