3
稀有气体或类稀有气体原子实之外的电子
Anelectronoutsidethenoble-gasorpseudo-noble-gascore.Thepseudo-noble-gascoreisreferredasthenoble-gascoretogetherwith（n-1）d10.
4
闭壳层之外的最外层电子
Theoutermostelectronssurroundingaclosedshell.
5
处于最高能级上的
外层电子
现在化学键理论中价电子不仅包括成键和反键电子，而且包括非键的孤对电子以及配位离子中的d电子
6
原子的价电子是指它在形成分子时积极参加成键的电子以及能量与这些电子相近的孤对电子
对IA~VIIIA元素指ns及np电子；对IB~VIIIB族元素指ns及（n-1）d电子；对Ln（III）为3；对Eu（II）、Yb（II）为2；对Ce（IV）、Th（IV）、U（IV）和Pu（IV）为4；对U（VI）、Pu（VI）为6
7
表1文献对价电子的定义与描述续表
现对表中的定义及叙述略作讨论：
（1）文献[1]中价电子只包括了以主量子数划分的最外层电子，显然不能包括那些d电子参加反应的过渡金属元素，因此这是个不完全的定义。
（2）文献[2]与[3]中价电子只包括了成键电子，而没有把非键轨道的孤对电子包括在内。
事实上文献[3]已指定（n-1）d电子为1~9时才是价电子。
文献[4]把全填充的d轨道电子连同原子实的电子统称为类稀有气体原子实（pseudo-noble-gas），其电子不计入价电子。
如果把文献[5]定义中的“闭壳层”理解为全填充的亚层（s亚层除外），则其也不包括全填充的（n-1）d电子，这一点与文献[2]和[3]一致。
（3）相比之下文献[6]和[7]则包括了全填充的（n-1）d电子，而且在文献[7]中徐光宪曾明确指出Cu和Zn的价电子数分别是11和12。
（4）关于稀有气体元素，文献[4]和[5]似不包括已全填充的np电子甚至ns电子（因已形成闭壳层），这与传统上人们对惰性元素的看法相一致。
而根据文献[7]则可把稀有元素的价电子数计为8，这也许是考虑了人们已合成出Xe和Kr的化合物的缘故吧。
（5）对镧系和锕系元素的处理尚无定论，只有文献[7]列出了几种已知化合价元素的价电子数。
2、价电子的内涵及其狭义性与广义性
分析表1中几种文献对价电子的定义和描述，我们认为它们的不同之处主要在于其侧重点的不同。
如有些只针对主族元素，或只考虑了常见化合物的情况；而另一些则考虑了那些虽不参加成键、但确可参与构筑配位键的电子，包括的面比较广。
其次，人们对价电子的认识随着科学的发展而不断深入。
例如60年代以前人们认为稀有气体元素化学性质稳定，不参加化学反应，因而被称作惰性元素。
可是60年代后化学家们先后合成了氙和氪的化合物，这使得人们对这些元素的价电子的认识有了一个飞跃。
那么究竟应当怎样理解价电子的内涵并给出合适的定义呢？
笔者认为人们提出价电子概念的目的是要强调这些电子在决定化学反应、化合物（包括配合物）性质方面的重要性，即元素的价电子应是化学家们最感兴趣和最关心的那些电子。
为了澄清不同文献来源对价电子的不同表述，我们提出狭义价电子与广义价电子的概念。
前者可定义为那些只参与化学成键的电子（与文献[2]同），此时可避而不谈那些较少见的例子如稀有气体化合物的情况。
而广义价电子不但应包括参加化学成键的电子，而且应包括那些参与配位键形成和反应过渡态结构形成的电子，这样的定义较接近徐光宪在文献[7]中所给的定义。
此外，笔者还认为价电子不应只是元素已知化学性质的简单集合，它还应包括那些有可能参与化合物或配合物构筑的电子。
下面我们从广义的角度对元素周期表中的所有元素按s、p、d、f各区分别加以讨论。
2.1、s和p区元素（主族元素，包括稀有气体元素）
s区和p区元素的价电子是它们最外层ns电子和np电子的总和。
特别需要指出的是稀有元素的价电子应为8（氦为2）。
虽然历史上曾认为这些第VIII族的元素化学性质很稳定，但本世纪60年代以来人们陆续合成了Xe和Kr的化合物，如XeF6、XeF4、XeO4、KrF2等。
在这一族中有些元素的化合物至今尚未被发现，但已有人预测它们可以形成诸如HeF2、CF3Ne+的分子或离子[8]。
按照价电子的广义性原则，这些“有可能”参与成键、化学家们非常关心的电子也应被包括在价电子的行列。
2.2、d区元素（过渡金属元素）
d区元素的价电子是它们最外层ns电子和次外层（n-1）d电子的总和。
在这一区中，常常引起争议的是IIB族元素，因为对于这一族元素，其（n-1）d亚层已经满壳层。
但如果我们考察这些元素的配合物就可发现这些d电子也并不是旁观者。
对于Zn，我们知道它可以作为中心原子（常常为中心离子Zn2+）与配体形成4、5和6配位的配合物[9]。
相信在配体形成的过程中，d电子的能级会发生较大的变化，对配位键的稳定性产生影响。
2.3、f区元素（镧系和锕系元素）
f区元素的价电子是它们最外层ns电子、次外层（n-1）d电子和倒数第3层（n-2）f电子的总和。
表1中文献[7]对几种镧系和锕系元素的价电子进行了指定，这是笔者所见到的唯一讨论f区元素价电子指认的文献。
然而这样的指定有一定的局限性。
建议f区价电子应包括所有（n-2）f.（n-1）d.ns电子是因为这些电子都是化学家们应当关心的电子，下面列出一些实验事实作为说明。
（1）对于镧系元素4f轨道的成键性质争论仍然很多，有些认为4f轨道的贡献很小，有些则认为4f有重要的参与形成共价键的能力[10,11]，杨武、高锦章等还计算了配合物体系中4f电子的共价成分[11]。
实验证实镧系元素的离子以+3价最稳定，然而多数镧系原子的基态不包括5d电子，因此在形成离子的过程中必定会有4f电子的丧失。
考虑镧系元素形成配合物的情况，除放射性的钷外，已发现配位数高达10的所有镧系元素的配合物，发现配位数为11的镧系元素有La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Ho和Yb，发现配位数为12的镧系元素有La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd和Dy[12]，相信4f电子在形成这些配合物的过程中发挥有重要作用。
此外，由于众多f电子和f轨道的参与，镧系元素的原子和离子有3万多条可观察到的光谱线[12]，这是光谱化学需要考虑的问题。
（2）对于锕系元素，已发现的前五个元素（Ac,Th,Pa,U,Np）的最高价态分别是3、4、5、6和7，这实际上已包括了这五个元素的所有5f、6d和7s电子；其它元素的已发现氧化价态如Pu的7价和Am的6价要分别涉及5个和4个5f电子，Cm、Bk和Cf的4价以及Es、Fm、Md和No的3价也要涉及到一两个f电子[13]。
关于锕系元素配合物的形成规律，有研究表明5f轨道参与了配位化合物中化学键的杂化和形成，加上一个7s轨道和一个6d轨道，总共有8~9个轨道参与了配位键的生成[14]；至于配合物的配位数，一般可达8~9，有些化合物还可高达12[13,14]。
3、结束语
原子的价电子可从狭义和广义两种角度进行定义。
狭义价电子指那些只参与化学成键的电子。
而广义的的价电子宜定义为：
在原子形成分子时积极参加成键（共价键、离子键和配位键）的电子以及能量与其相近的电子。
价电子应包括那些具有潜在成键能力的电子。
对元素周期表中s、p、d和f各区元素，原子的价电子分别是ns、ns.np、（n-1）d.ns和（n-2）f.（n-1）d.ns轨道上的电子。
参考文献
[1]ZumdahlSS.ChemicalPrinciples.Toronto:
D.C.HeathandCo.1992:
510.
[2]张学铭，耿守忠，刘冰等.化学小词典，科学技术文献出版社，1984：
115.
[3]D.W.Wertz.Chemistry,AMolecularScience.Cary（NC,USA）:
PattersonJonesInteractive.1999:
Chapter3.
[4]EbbingDD.GeneralChemistry（4thed）.Boston:
HoughtonMifflinCo.1993:
300.
[5]ShriverDF,AtkinsPWandLangfordCH.InorganicChemistry.Oxford:
OxfordUniversityPress.1990:
24.
[6]南京大学化学系等，物理化学词典，北京：
科学出版社，1988：
220.
[7]徐光宪徐光宪论文选集，北京：
北京工业大学出版社，1995：
24-37.
[8]冯光熙，黄祥玉等.无机化学丛书（第一卷）：
希有气体、氢、碱金属.北京：
科学出版社，1984：
140-142.
[9]钟兴厚，吕云阳等.无机化学丛书（第六卷）：
卤素、铜分族、锌分族.北京：
科学出版社，1995：
749-755.
[10]高锦章，杨武等.溶液中镧系配合物光谱化学，成都：
电子科技大学出版社，1995：
278-282.
[11]杨武，陈淼，高锦章等.光谱学与光谱分析，1999，19（3）：
271-273.
[12]黄春辉.稀土配位化学，北京：
科学出版社，1997：
4-16.
[13]唐任寰，刘元方等.无机化学丛书（第六卷）：
锕系、锕系后元素.北京：
科学出版社，1990：
7-30.
[14]莫斯克文.锕系元素的配位化学，（苏杭，齐陶译），北京：
原子能出版社，1984：
226-266.
关于铝的一点看法
0161107李芳芳
铝是地壳中含量丰富的元素，含量高达8.8%（质量分数），仅次于氧和硅，分布广泛，由于其具有价格低、能量密度高、导电性良好等优点，因而是阳极材料的首选物质，铝电池的研究已经成为近年来研究开发的热点课题之一。
探讨铝在强碱性溶液中的溶解机理，对铝电池的研究和开发将有一定的理论指导意义。
一．铝在氢氧化钠溶液中的电化学行为
（一）实验部分
1．仪器与试剂
BAS-100A电化学系统（美国BAS仪器公司）；CS501型恒温槽；工作电极为直径是0.3mm的铂圆盘电极，参比电极是标准甘汞电极（SCE）。
铝（99.99%），氢氧化钠为分析纯，水为二次蒸馏水，实验前一小时通高纯氮气除氧。
2．实验方法
在线性极化研究中，事先将电极在刚砂纸上磨擦，机械抛光，双馏水冲洗后放在反应容器中。
在动电位研究中，为了获得恒电位的电流-电位曲线，电极事先在刚砂纸上摩擦，在6/0号抛光纸上抛光，用放有清洁剂的水冲洗，在1MOL/L氢氧化钠溶液中处理一分钟，然后用蒸馏水冲洗，在AL2O3镜面上抛光，双蒸水冲洗，最后插入反应池中。
为了不让任何残留的氧气附在表面，每次实验前电极用-2V电化学处理30秒。
温度控制在25摄氏度，电极旋转速度位2200RPM。
（二）结果与讨论
25摄氏度时，铝在不同浓度氢氧化钠溶液中的溶解度
L（MA/L）140
120（3）1MOL/L
100
80
60
（2）0。
1MOL/L
40
20
（1）0。
01MOL/L
0-2000-1750-1500-1000E（MV）
图一铝在不同浓度氢氧化钠溶液中的溶解速度
对比条件：
25摄氏度，搅拌，扫速1MV/S
图一是铝在25摄氏度时在不同浓度氢氧化钠溶液中的溶解速度图，从此图我们可以看出，随着氢氧化钠溶液浓度的增大，铝的溶解速度增大，并且随着正电势增大，铝的溶解反应加强。
铝的溶解反应为：
2AL+2OH—+6H2O2AL（OH）—+3H2
（1）
包括下列二步过程：
ALAL3++3e
（2）
AL3++4OHAL（OH）4—（3）
但是铝酸盐的溶解度被下列反应所限制：
AL（OH）4—AL（OH）3+OH—（4）
二．铝的污染及毒性效应
铝在自然界中多以硅铝酸盐的形式存在于矿物、岩石、黏土、和土壤中。
在生物体内铝的含量很少，被称为微量元素。
过去很长的时间里认为铝是无毒的元素，铝对环境的污染，对人类的健康的影响一直未被引起注意，但随着近代对铝矿的开采，炼铝工业的发展，铝及铝的合金和化合物，已遍及国防、科研、工农业生产的各个部门，并已进入千家万户。
这一方面给人类带来现代化的舒适和方便，但也给人类带来了一定的危害。
长期以来，铝一直被认为是无毒的元素，铝制烹调器、含铝膨松剂、发酵粉、净水剂的使用也均未发现铝的直接毒性。
大量剂的口服含铝药物也无显著的毒性反应，也就是说铝无直接的毒性效应。
但是近几年的研究表明，铝可扰乱生物体的代谢作用，造成长期的缓慢的对人类健康的危害。
1.铝对土壤及植物体的毒性效应
土壤中的铝多以硅铝酸盐的形式存在。
随着污水处理的污泥及改良肥料被用于农田施肥的日益增加，致使土壤中铝含量升高。
而近年来由于酸雾酸雨的频繁，加上酸性化肥的施用，使土壤过度酸化，使大量的AL3+释放出来，根据理论推导土壤中AL3+浓度与PH值有下列关系：
P[AL3+]=—5。
7+3PH
P[AL3+]为铝离子浓度的负对数，—5。
7为通常情况下的常数，此关系说明AL3+的浓度受H+浓度的影响。
当土壤H+浓度增大，溶出的AL3+再转化形成AL（OH）3和不溶性的偏铝的盐（ALO2-）胶体等，这种胶体会堵塞植物的根部传输管道，影响植物的吸收作用，进而阻碍其生长，从而导致植物出现铝害。
黏土不适合植物生长，主要是因为土壤的团粒结构不易形成，另一原因是黏土中含铝较多，酸性或碱性都能使AL3+溶出而影响作物的生长。
出现铝中毒的植物，症状非常明显，根部的根毛会消失，根尖园突后枯萎，最后使整个根细胞死亡，
同时发生针尖叶黄化和脱落。
对铝敏感的植物即使在２５０µg／Ｌ铝的环境中 生长，其根部的Ｃa2+和Mg2+离子分别减少50%和60%。
可见铝对植物的毒害主要使阻碍植物对磷、钙、镁等的吸收和消化，使这些营养素的含量长期处在平衡水平之下。
2．铝对水体的污染及对水生生物的毒性效应
水生生物因其所处环境特殊，铝毒的程度完全依赖于地表水体中活性铝的浓度。
由于AL（OH）3的不溶性，天然水中AL3+的浓度很低，但由于AL（OH）3是两性物质，酸雨的降落或酸性废水的排出，水中H+的浓度增加，会使AL（OH）3溶解，AL3+溶出。
反应方程式如下：
AL（OH）3+H+=AL（OH）2++H2O
AL（OH）2++H+=AL（OH）2++H2O
AL（OH）2++H+=AL3++H2O
另外酸雨和酸性排水，还可以使碳酸钙的沉淀转化为可溶性的碳酸氢根离子，碳酸氢根离子也可以使氢氧化铝沉淀中的AL3+溶出，而进入表层水中。
反应方程式如下：
AL（OH）3+3HCO3—=AL3++3CO32—+3H2O
有文献报道，水中铝含量高于0。
2——0。
5MG/L即可使鲑鱼致死。
铝对鲑鱼鱼苗的毒性可能主要来于铝的无机态化合物，用柠檬酸与铝盐反应能大大的降低铝的毒性；在PH值8——9条件下，水中的铝酸根离子浓度高于0。
5MG/L时也会使鲑鱼致死，沉淀的氢氧化铝不会使鲑鱼急性中毒；另有研究表明，草鱼仔鱼在PH5。
0的软水中铝致死浓度为0。
1MG/L，在硬水中当铝的浓度为2MG/L以上时，就会产生絮凝作用，此时，仔鱼在高铝浓度（16MG/L）中4D以上也未出现死亡。
因此，铝的毒性除鱼浓度、价态有关外，还取决于水的PH值与硬度（Ca2+还量）。
3．铝对人体的毒性效应
Ⅰ铝进入人体的渠道
（1）铝净水剂的使用
自19世纪末叶美国首先将硫酸铝用于给水处理以来，一直被广泛应用，在最早时中国人也有用明矾净水的习惯。
目前世界各国水厂多采用用铝盐（如硫酸铝、明矾、聚硫酸铝、聚氯化铝）对饮水进行净化，这些可溶性酸性的水（用漂白粉或氯气消毒的自然水）更易使AL3+溶出随饮用水进入人体。
（2）铝膨松剂的作用
目前常用的膨松剂有明矾和磷酸铝钠，在制作油条、粉丝等膨化食品时加入，随食用AL3+进入人体
（3）制炊具的不当使用
在使用铝制炊具时接触酸、碱、盐等也可以使大量AL3+溶出进入食物中。
又如我们习惯用铝锅烧开水，此水中铝含量大于216µg/L，最高可达4631µg/L，比自然水和铁锅煮水高出9—190倍。
（4）茶及含铝药剂的使用
饮茶虽有利健康，但多种茶叶中含铝量也很高，如绿茶含403。
31µg/L，红茶已含485。
79µg/L，花茶含319。
06µg/L，在茶叶的泡制过程中AL3+会溶出进入人体。
血液透析时透析液含铝多，也可引起铝在体内的滞留；长期使用氢氧化铝胃药也会造成铝在人体内的蓄积，但这不是主要的。
Ⅱ铝对人体的毒性效应
正常人体含铝量50—100mg，人体摄入的铝99。
7%来自食品、饮料和饮水，每天从饮食中摄取铝平均45mg左右。
进入胃肠道的铝吸收率为0。
1%，大部分随粪便排除体外，少量的铝经肠道吸收入人体。
近10年来人们发现了铝的毒性，并引起了重视。
普遍认为铝的毒性主要表现为对中枢神经系统的损害，临床上铝中毒的表现主要有铝性脑病、铝性胃病和铝性贫血等，老年性痴呆症的发生增多就于铝在体内的积累有关，医学研究发现该病的病人脑组织中含有高浓度的铝。
将ALCL3注入猫脑等动物实验也证实了着一点。
原因时神经元吸收铝后，铝进入神经核内，改变了细胞的骨架，导致痴呆病的发生。
铝在人体内还能干扰磷的代谢，铝在肠道内课可于磷酸盐形成不溶性的ALPO4，阻止肠道对磷的吸收，从而使血液中和其他组织内磷的总量减少，磷在生物体内起着很重要的作用，磷的缺少会引起机体的代谢紊乱，也会影响机体对钙的吸收，造成机体脱钙的现象，最终导致骨软化症。
另外，AL3+能取代重要酶及生物分子上的Mg2+，与生物配体形成比Mg2+更稳定的化合物，抑制Mg2+依赖酶活性的。
Mg2+对神经系统有抑制作用，低镁时神经肌肉兴奋性增强，因此，一旦AL3+取代Mg2+，将引起机体代谢的不平衡，造成神经系统等各个方面的疾患。
总之，铝在人体中引起的毒性时缓慢的，长期的，不易察觉的，但是一旦发生代谢紊乱的毒性反应，则后果时严重的时不可恢复的。
4．总结
迄今为止，自来水工业普遍采用铝盐净化饮用水，国内现有生产方法制得饮用水含量比原水一般高出1-2倍，这对人体可能构成一定的不良影响，因此水的净化处理技术有待进一步改进。
少施或不施酸性化肥如硫铵、氯化铵等，降低土壤的酸度，使AL3+尽量少的释放出来，以免影响作物的生长。
我国在这方面也有改进，多生产尿素，炭铵等中性肥料和腐植酸类肥料。
铝对环境的污染与酸雨有关，我国南方等地酸雨现象比较突出，酸雨可使工业含铝泥和土壤中的铝转变为可溶性铝，从而给作物带来毒害及水体污染。
我国正发展排烟脱硫的化学方法，控制SO2的排放，以便减少酸雨的降落。
改良不合理的的饮食习惯，尽量减少AL3+的入口渠道，丢掉传统油条膨送剂的使用，治疗胃病的药物尽量避开AL（OH）3D的制剂，改用胃动力药。
缓冲溶液
01611许晓敏
一个耐人寻味的实验现象
如果往0.1升纯水里滴入0.1毫升1M的稀盐酸，用pH试纸测得溶液pH值从7变成了3，[H+]增大到原来的一万倍；如果往0.1升纯水里滴入0.1毫升1MnaOH溶液，那么测得溶液的pH值从7变成了11，[H+]是纯水的万分致意。
这两个实验说明，即使少量的酸或碱，对纯水的pH只也有很大的影响。
先看看下面两个实验。
在两个同样盛铀.1升0.1M醋酸和0.1M醋酸钠混合溶液的烧杯里，同样加入甲基橙指示剂后，溶液都呈黄色；如果pH试纸测定他们的pH值，都小于5。
然后再往这两个烧杯分别加入0.1毫升1M的稀盐酸和0.1毫升1MnaOH溶液，发现两边溶液的颜色都没有明显的变化，如果pH试纸测定它们的pH，也没有明显区别。
这是什么愿因呢？
确实是一个耐人寻味的现象。
这种现象应怎样解释呢？
原来，在加入强酸或强碱以前，混和溶液里的离子和分子间意见存在一种暂时的平衡状态，醋酸钠是完全电离的，因此[Ac—]大于0。
1M醋酸溶液里的[Ac—]。
同时，由于同离子效应，[HAc]也增大了。
也就是说，在醋酸和醋酸钠的混合溶液里，存在大量醋酸分子和醋酸根离子。
这时候往混和溶液里加入少量强酸，强酸电离主力的氢离子就会使溶液里的[H+]增大，打破了溶液原来的电力平衡，使电离平衡想生成醋酸分子的方向移动。
这样，新加入的氢离子由于和溶液存在的醋酸根离子结合，就几乎被完全消耗掉了，所以溶液里的[H+]也就不会发生明显的变化。
再看看往混和溶液里加入少量强碱时候的情况。
强碱电离出来的氢氧根离子和溶液里的氢离子结合，生成难电离的水分子，使得溶液里的[H+]减小，结果，溶液的电离平衡就向生成氢离子的方向移动。
因为被氢氧根离子消耗的氢离子不断由醋酸分子的电离而得到补充，所以溶液里的[OH]也不会有明显的变化。
同样，其他由弱酸和弱酸盐所组成的混和溶液（如HF—NH4F）或由弱碱和弱减眼所组成的混和溶液（如NH3·H2O—NH4Cl）也具有同样的性质。
缓冲溶液
通过大量实验，说明各种弱酸和它们的盐或是弱碱和它们的盐所组成的混和溶液都具有抵抗少量外来强酸或强碱对它们施加影响的能力。
这种能够抵抗少量强酸或强碱因此能够保持溶液的[H+]pH只基本上不变的溶液，叫做缓冲溶液，这种左右，叫
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