4-15　为什么说硅是四族元素？

这与硅的价电子有关。任何元素的原子，它们的电子都是从里到外一层层分布的，而且每层的电子数是一定的。如果把n作为层数，则每层的电子数最多不能超过2n²个。第一层（n=1），也就是最靠近原子核的那一层，只能容纳2个电子；第二层（n=2），最多容纳8个电子。

电子分布的原则是填满了里层再填外层，最外层的电子数不能超过8个（只有1个电子层的原子，该层电子数不能超过2个），次外层电子数不能超过18个。所以，最外层往往会出现电子数不足8个，而留下“空位”的现象。例如，硅原子有14个电子，第一层2个，第二层8个，第三层只有4个电子，留下4个空位，如图4-11所示；锗原子有32个电子，而它的最外层也只有4个电子，留下4个空位。

图4-11　硅的原子结构示意

在原子结构中，由于最里层电子靠近原子核，受原子核的吸引力强，所以不易离开原子而自由活动；最外层电子离原子核最远，它们脱离原子核所需要的能量最小，所以容易离开原子核而成为自由电子。这些位于最外层的电子称为价电子。元素的化学性质就是由其原子最外层的电子数（即价电子数）来决定的。一种元素的原子最外层有几个价电子，就称这种元素为几族元素。由于硅原子最外层有4个价电子，所以说硅是四族元素。