运动是自然物质的普遍规律，自然界的宇宙天体、板块漂移、动物迁徙、交通运输的流向、体内的物质代谢，这些运动不仅有速度，而且有其特定的线路。物体自然特性与其运动线路相存相依。
　　在上一章谈道物质原子中的核外电子是以一定的速率运动着的，而且速率是随温度而变化。在本章则要讨论核外电子的运转线路。
　　运动有两要素--速度及方向，对于旋转运动则有--速率及线路。
　　在中学课本中我们已经了解到物质的核外电子是在绕着原子核作旋转运动。在此我们要放开思路，考虑电子可能的旋转运动线路有：1、绕什么旋转--绕一个核心旋转、绕二个核心旋转、还是绕多个核心旋转？旋转半径几何? 2、是平面的圆（椭圆）运转或空间的球面（橄榄球面）运转？
核外电子的运动线路是怎样、速率如何？是原子之间相互联系的直接原因；是关系到物质的各项性能的关键因素。
　　现在，一般认为原子所有的电子在任何温度条件下，都是围绕着一个核心呈空间球面运转，这样的认识是有很大的局限性的。

　　认识的由来和疏误 人们对原子结构及电子运动的认识，是与原子的光谱实验分不开的。当以火焰、电弧等灼热各种物质的气体或蒸汽时，它能发出不同波长的光，经过折射，得到物质的光谱。
随着光谱分析的精细化，人们对原子结构的认识有了长足的进展。了解到原子中电子是按能级、按稳定结构、呈球状，绕原子核均匀排布。其运转频率形成了光谱，光谱实验的结果与数学计算的数值惊人的吻合，取得了巨大的成功，光谱分析的结论得到广泛的推广应用。
　　然而就在这推广中产生了疏误--温度条件。光谱实验时，是把物质加热到灼热气态，此时其密度比液、固态相差上千倍，其它物理性质更明显地存在着不可比拟的差别。从微观看，呈灼热气态物质时，核外电子运转的速率比常态下要高得多，其运转的线路也有很大的差别。
　　把光谱分析时，灼热的气态物质的原子的结构和核外电子运动的规律，一成不变地照般到比之低几千摄氏度的液体和固体之中。认为常温下的气体、液体、固体的核外电子也是如同灼热的气体一样，呈球状绕着一个原子核、速率不变地旋转。把核外电子运转的线路速率看成是恒定不变的，忽略了核外电子的运转随外界条件变化的重要事实。如此不顾客观条件的生般硬套，如同刻舟求剑。温度变了、核外电子的运转也随之改变，时过境迁，必须面对变化了的客观实在。
　　温度不同，物质的宏观状态不同（气态、液态、固态）；宏观性能不同；其微观的运动（运转线路、速率）也必然不同。忽略物质构成和运动的客观条件，不正视这种疏误，必然陷入形而上学的桎梏之中。
　　事实上，物质所表现出的所有特性，如：气态、液态、固态；脆性、塑性、传热、导电、超导等都是在一定温度条件下所具有的，原子核外的电子运动的线路、速率，都与温度条件紧密相关。

　　自然的启示 在常温下，在我们周围的大气里，氢、氧、氮气等同种元素的原子，它们总是两两紧密结合成分子存在着，它们为什么不是单个原子出现？在化学作业中，方程式中的的氢气、氧气在也要配平，写成 O2 、 H2 ；写成 O1 、 H3 就错了，为什么？
　　这是事实，这是大自然在告诉我们，同种元素的原子总是两两紧密结合，成双成对的存在着。物质在温度较高的气态尚且如此，那么在温度较低的液态和固态，物质的内聚力更大，原子间结合得更紧密，原子间的成双成对的结合不会分手，必定是保持在液体或固体之中。
　　原子间这样的的成双成对的结合，继而构成物质，如同我们人类两两结合成家庭，继而构成社会。我们把原子间两两结合构成的原子家庭叫作结构元。原子就是先结合成结构元然后才构成物质。这就是大自然的启示。
　　我们再来看看大自然的座次表--元素周期表，原子核最外层电子数--价电子，总是从1到8一个周期，而外电子数已是8 个的则是惰性气体，其化学性质很稳定，总是单个存在，满足现状，不易与其它元素起反应。这就是元素周期表告诉我们的--核外电子数达到8个就达到稳定状态。
在化学实验中，较易发生的化学反应一般都是使生成物的共有外电子数之和达到或趋近8 个（稳定状态）。
　　当物质呈气态时，不同元素的物质（如： CO2 、H2O）则是按定组成规律，几个不同原子相结合，形成几个相扣的结构元，组成分子，使分子的共有的价电子数之和达到或趋近稳定状态（8个或8的整数倍）。当温度下降气体凝华成液态或固态，物质的内聚力更大、更稳定，分子的这种结合不会分手，
这，就给我们一个启示：当物质呈化合状态时，不同元素的原子相互结合，以使共有的外电子数达到稳定状态（即8 或8 的整数倍）形成多个结构元的结合；当物质呈单质状态时，相同原子则两两结合以达到自身的稳定状态，然后再依照温度条件形成多个或单个结构元的结合。物质呈气态时如此，物质呈液态或固态时同样如此。那么，各种物质是怎样来满足核心对电子的需求，怎样达到或趋近稳定状态，怎样实现这样的结合的呢？

　　电子的价和运转 上述启示告诉我们，除惰性气体以外，每个原子都不能单独存在（即：除惰性气体以外，自然界没有游离状态的原子）。物质的所有原子都相互吸引相邻原子的外层电子--价电子，形成外电子共享，共享的价电子在两个原子核的作用下，形成椭圆形的轨道围绕着两原子核及内层电子高速运转。
　　我们把原子核及内层电子叫作核心，把原子的最外层电子（价电子）运动线路是围绕两个核心，同时受两个核心控制（共享）、促使两核心结合在一起的运转叫做价和运转，参入价和运转的电子叫做价和电子。
　　根据泡利不相容原理，每个电子轨道上只能有一对电子运转。原子间的价和电子的运转也遵循泡利原理，每个价和电子轨道上只有一对电子运转。我们把一对价和电子围绕两个原子运转所结合成的整体叫做结构元。
　　结构元是构成物质的又一级基本单位，除惰性气体以外所有物质的原子都是两两结合成结构元，再由结构元构成大千世界的各种物质。
　　其实人们用X射线衍射法早已观察到了电子的价和运动。在〖美〗C基泰尔所著《固体物理导论》第70页上写到："在硅中，两个最邻近的原子中点处的电子浓度与计算出来的两个自由原子的电子密度交叠处应有的电子浓度相比较，有显著的增高。"这里，两原子中点处高浓度电子实际上就是价和电子。

　　　　　　　　　　固体　　　　　 结构元 　　　　　　液体
　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　图 4-1
　　如（图4--1），中部：一对价和电子围绕两核心运转,形成结构元；左图：在固体物质中，价和电子在平面轨道上稳定运转，结构元间位置相对整齐固定，形成了稳定有序的固体架构；右图：在液态物质中，价和电子的运转轨道不在固定平面，物质的内聚力方向紊乱，不能形成连续架构，结构元之间如链如环挤在一起，不停运动。
　　从元素周期表中，我们可以看到原子的内层电子都是呈2、8等排列成稳定壳层，所以内层电子一般不会参入价和运转。
　　物质的运动决定着物质的性质，核外电子的运动状态（线路、速率）决定了物质的结构及由此产生的各种特性。以下我们将会看到价和电子的数量、线路、速率的变化能改变物质的内聚力,使物质呈现不同的相态，息息关联着物质的各种性质。
价和电子的运转，形成了结构元，并决定了结构元相互连接方式，形成了液、固体物质的内聚力，从而构成了各种物质；同时也决定了物质的不同相态及其各种理化性质。
物质的内聚力--价和力和电磁力。
　　价和力 电子的价和运转，是在两个原子的共同作用下形成的，两个核心相互吸引对方的外电子，这样，就把原子对电子的吸引力--库仑力的一部分变成了两原子之间的结合力，在这种结合力的作用下，结构元内的两核心结合十分紧密，我们把结构元内两原子之间这样形成的结合力叫做价和力。
价和力与价和电子运转速度的平方成正比，与运转半径成反比，即价和电子的速率越高、两核心的半径之和越小，价和力就越大，原子之间结合得越紧密，这样我们就可以求得价和力的大小。
碳原子的核心半径很小，价和电子的速率很高，所以其价和力较大，加之有四个结构元形成金刚石结构，外力极难损坏。宏观的表现就是：金刚石的硬度很高。
　　动能是与速度的平方成正比的，价和电子的动能也就构成了结构元内两原子之间的结合能。
　　在较低温度条件下，价和电子在平面轨道运转。原子有几个价电子就能与相邻的几个原子结合成几个结构元。在价电子大于3的固态的单质或化合物中，原子的4 个价电子（这里用4价原子示例，5、6、7 价的元素与此同理）与周围的4 个原子形成价和运转，组合成4个辐射状的结构元，这些结构元遵循最短线路的原则，向周围三维空间均匀、致密、有序的排布，从而把把原子结合成连续有序的晶体架构，构成了晶体物质。（图4-2）价和力是这类物质的主要内聚力。而不是所谓的共价键、极性键。
　　　　　　　　　　　价和结构 　　　　　　　　电磁力结构
　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4--2
　　在价和电子组成结构元，形成价和力的同时还伴生着另一种力：

　　电磁力 当价和电子高速运转时，在旋转平面中心的垂直方向产生着较强的磁力，这些磁力南北极相互吸引，把结构元相互吸引在相对固定的位置，于是就形成了物质内另一种内聚力--电磁力。

　　左图为非金属物体（碳、硅）的结构示意：处出在三棱锥每个定点上的原子也象其中心的原子一样，有4 条价和轨道的环绕，如此连续有序地向周围扩展，形成了稳定的固体结构。
右图为金属物体（铜、银、铝）的结构示意：棱形表示价和电子运转轨道所在的平面，上下两平面相互平行，价和电子运转所形成的电磁力南北极相互吸引，同时还有处在与此平面垂直位置的价和电子的运转，形成三维方向的电磁力，构成了金属结构。
　　金属物质中，原子之间主要是靠电磁力维系其结构。例如铜，铜元素只有一个价电子，每个铜原子只能与相邻的一个原子结合成一个结构元。当价和电子高速旋转时，在旋转平面的垂直方向伴生着较强的电磁力，电磁力位于价电子的旋转中心南北指向。相邻结构元的电磁力南北极相互吸引，使价和电子的轨道相互调整到彼此平行的位置且稳定运转，这样就构成了金属结构。
　　由于金属结构元间是靠电磁力维系其结构，这种结构，如同无数个微型磁铁相互吸引，结合在一起。受到较大外力时,结构元能在物质内滑移换位，重新结合，因而金属具有延展性和塑性。
　　当平整光洁的两金属物体表面紧密接触时，在接触面产生一种引力，这个引力就是电磁力。
价和电子运转所产生的价和力、电磁力形成了物质的内聚力，构成了各种物质的形体结构、构成了物体的强度、导致了物质的各种特性、构成了丰富多彩的物质世界。
　　价和力、电磁力实质上是价和电子向心运动所致，也就是说原子之间是通过价和电子的向心运转而维持其相对位置的。联想到宇宙天体、世上万物无不是在向心力的作用上而保持其相对位置，这种不谋而合使得自然的法则更加和谐、系统。