【MCU控制 初级手札】1.3 价电子、净电荷 【化学基础】 - 指南

作者：电控工程手札

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• 1. 价电子
• 2. 净电荷
• 3. 示例：铜原子

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1. 价电子

离原子核较远的轨道上电子能量较高，与离原子核较近的电子相比，它们与原子结合不那么紧密。这是因为随着与原子核之间的距离的增加，带负电荷的电子与带正电荷的原子核之间的吸引力将减小。

具有最高能级的电子存在于原子的最外电子层，与原子的结合相对松散。最外电子层被称为价电子层，这个层中的电子被称为价电子。

价电子在一定程度上决定了材料的化学反应性质和材料的电学性能。

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2. 净电荷

（1）定义

净电荷（Net Charge）指一个物体或粒子所携带的正电荷总量与负电荷总量之间的差值。它反映了物体在宏观或微观尺度上的整体带电状态。

（2）公式

$$净电荷（Q_{net}）=总正电荷（Q_{+}）-总负电荷（Q_{-}）$$

• 若 Q₊ > Q₋，则净电荷为正（如Na⁺），称为带正电荷；

• 若 Q₊ < Q₋，则净电荷为负（如Cl⁻），称为带负电荷；

• 若 Q₊ = Q₋，则净电荷为零（如原子、分子），称为不带电荷。

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3. 示例：铜原子

铜原子（Cu， Z = 29）有29个围绕原子核运行的电子，且这些电子排布在4个电子层上。铜的电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰。

铜的原子结构如下图所示。第四层（最外层）或者说是价电子层，只有 1 个价电子。当铜原子最外层的价电子获得足够的热能时，它就行脱离所属原子成为自由电子，而铜原子失去电子也将变为铜离子 Cu⁺。

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