钒(V)原子的核外电子排布

实验目的

掌握钒原子的核外电子排布,会写电子排布式和价层电子排布。

实验原理

核外电子按构造原理依次填入各能级。钒原子序数为23,基态电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²,简写为[Ar]3d³4s²。价层电子为3d³4s²,共5个,常见化合价有+2、+3、+4、+5,最高为+5。

实验器材

• 钒原子结构示意图
• 核外电子能层与能级图
• 电子排布式显示区
• 元素周期表(钒的位置)

实验步骤

1. 找到钒,确认原子序数为23,核外有23个电子
2. 按能量由低到高的顺序观察电子依次填入各能级
3. 读出各能层的电子数:2、8、11、2
4. 写出电子排布式和简写式[Ar]3d³4s²
5. 指出价层电子3d³4s²,说明最高化合价为+5

实验现象与结论

钒原子的电子分布在四个能层,每层电子数依次为2、8、11、2。价层电子为3d³4s²,共5个,位于第四周期ⅤB族。3d和4s电子都可参与成键,因此钒有多种化合价,最高为+5。

注意事项

• 3d和4s能量相近,书写排布式时按能层顺序把3d写在4s前

常见问题

钒的价层电子排布是什么?

3d³4s²,共5个价层电子,位于第四周期ⅤB族。

钒为什么有多种化合价?

3d与4s能级能量相近,电子都可参与成键,所以常见有+2、+3、+4、+5价。