原子結構

基本粒子
原子(atom)是由原子核(atomic nucleus)和電子(eletron)構成，而原子核是由中子(neutron)與質子(proton)所組成。
事實上，所有的基本粒子可以由兩種型態的粒子構成：

• 夸克(quark)
• 輕子(lepton)

電子不是由夸克所組成的，它本身即是一種基本粒子，屬於輕子。

每一種型態的原子可以由電子數及質子數來和其它的元素作區別。例如氫原子有一個質子和一個電子，而氦原子則有兩個質子、兩個中子和兩個電子。

原子序
所有元素可以依照原子序排列在化學週期表上，而原子序就等於原子核裡的質子數，在一個平衡狀態的原子裡也等於電子數。

電子能階
原子核外有一層一層的能量軌域，電子只能繞行在某個軌域上，離原子核距離較近的電子，其能量比離原子核距離遠的電子還要低。每個離散的距離(軌域)，可以對應到某一個能階(Energy level)。每個能階都能視為一種Shell，每一個Shell都有最大可允許的電子數量。可以用以下的式子來計算：

Ne = 2n^2

Shell 1: 2(1)^2 = 2 (可容納2個)
Shell 2: 2(2)^2 = 8 (可容納8個)
...

每一層都要填滿才能到下一層，因此只有Valence shell不必完全填滿。

價電子 (Valence Electrons)
離原子核愈遠的電子擁有較高的能量，因此位於最外層的Shell的電子最不被原子核束縛。最外層的Shell又稱為Valence shell，而在Valence shell的電子則稱為價電子。

離子化 (Ionization)
當一個原子吸收到能量，如熱能或光能，則電子的能量會提昇。因為價電子擁有較高的能量且較不被原子核束縛，所以他們很容易跳到更高的軌域。因為價電子已在最外層，所以當取得足夠的能量時，便會完全脫離原子核束縛。而由於失去一個電子，則此時原子的質子數變大於電子數而帶正電。這種失去價電子的過程稱為離子化，而帶正電的原子稱為陽離子。脫離原子核的價電子稱為自由電子，當一個自由電子失去能量且掉入另一個原子的Valence shell，則這個原子會變成帶負電，稱陰離子。