Konfigurasi Elektron adalah susunan penyebaran (pengisian) elektron-elektron dalam. Ini merupakan salah satu bentuk materi dari kimia yang dipelajari di SMA.
Anda pasti paham dong susahnya belajar kimia? Hahaha sama. Jadi, alangkah lebih baik Anda belajar dan memahami satu-persatu kalimat dengan baik.
Hal pertama yang harus dilakukan adalah, memahami pengertian dari konfigurasi elektron, kemudian belajar mengenai diagram orbital, sampai dengan contoh soalnya.
Di dalam atom terdapat partikel subatomik neutron dan proton yang terdapat pada inti atom. Dan, elektron lah yang bergerak mengelilingi inti atom.
Nah, mari kita mulai pembahasan jauh lebih lengkap dan jelas mengenai materi kali ini, yaitu konfigurasi elektron yang akan dimulai dari pengertiannya.
Pengertian Konfigurasi Elektron
Apa sih sebenarnya yang dimaksud dari konfigurasi elektron sendiri? Di kutip dari Wikipedia berikut adalah mengenai definisinya.
Nah, pengertian konfigurasi elektron adalah susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul, atau struktur fisik lainnya.
Elektron patuh pada hukum mekanika kuantum dan menampilkan sifat-sifat bak-partikel maupun bak-gelombang.
Secara formal, keadaan elektron tertentu ditentukan oleh fungsi gelombangnya, yaitu sebuah fungsi ruang dan waktu yang bernilai kompleks.
Menurut interpretasi mekanika kuantum Copenhagen, posisi sebuah elektron tidak bisa ditentukan kecuali setelah adanya aksi pengukuran yang menyebabkannya untuk dapat dideteksi.
Aksi tersebut akan mendeteksi sebuah elektron pada titik tertentu pada ruang adalah proporsional terhadap kuadrat nilai absolut fungsi gelombang pada titik tersebut.
Elektron dapat berpindah dari satu aras energi ke aras energi yang lainnya dengan emisi atau absorpsi kuantum energi dalam bentuk foton.
Dikarenakan asas larangan Pauli, tidak boleh ada lebih dari dua elektron yang dapat menempati sebuah orbital atom.
Sehingga elektron hanya akan meloncat dari satu orbital ke orbital yang lainnya hanya jika terdapat kekosongan di dalamnya.
Ilmu mengenai konfigurasi elektron atom-atom sangat berguna loh dalam membantu pemahaman struktur tabel periodik unsur-unsur.
Konsep ini bisa digunakan dalam menjelaskan ikatan kimia yang menjaga atom-atom tetap bersama.
Kelopak dan Subkelopak
Konfigurasi elektron yang pertama kali dipikirkan adalah mengacu kepada model teori atom Neils Bohr.
Hal umum loh jika membicarakan kelopak maupun subkelopak walaupun sudah terdapat kemajuan dalam pemahaman sifat-sifat mekanika kuantum elektron.
Mengacu pada asas larangan Pauli, sebuah orbital hanya dapat menampung maksimal dua elektron.
Tetapi, pada kasus-kasus tertentu, terdapat beberapa orbital yang memiliki aras energi yang sama (dikatakan berdegenarasi), dan orbital ini dihitung bersama dalam konfigurasi elektron.
Kelopak elektron merupakan sekumpulan orbital-orbital atom yang memiliki bilangan kuantum utama n yang sama.
Sehingga orbital 3s, orbital-orbital 3p, dan orbital-orbital 3d semuanya merupakan bagian dari kelopak ketiga.
Sebuah kelopak elektron dapat menampung 2n2 elektron; kelopak pertama dapat menampung 2 elektron, kelopak kedua 8 elektron, dan kelopak ketiga 18 elektron, demikian seterusnya.
Subkelopak elektron merupakan sekelompok orbital-orbital yang mempunyai label orbital yang sama, yakni yang memiliki nilai n dan l yang sama.
Sehingga, 3 orbital 2p membentuk satu subkelopak, yang dapat menampung enam elektron.
Jumlah elektron yang dapat ditampung pada sebuah subkelopak berjumlah 2(2l+1); sehingga subkelopak “s” dapat menampung 2 elektron.
Subkelopak “p” 6 elektron, subkelopak “d” 10 elektron, dan subkelopak “f” 14 elektron.
Jumlah elektron yang dapat menduduki setiap kelopak dan subkelopak berasal dari persamaan mekanika kuantum.
[n 1] terutama asas larangan Pauli yang menyatakan bahwa tidak ada 2 elektron dalam 1 atom yang bisa mempunyai nilai yang sama pada keempat bilangan kuantumnya.
Aturan Penulisan
Atom memiliki banyak aturan dalam menentukan konfigurasi elektronnya. Terdapat aturan dalam konfigurasi elektron.
Aturan Aufbau, Aturan Pauli, Aturan Hund, Aturan Penuh Setengah Penuh. Aturan-aturan penulisan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut ini:
1. Aturan Aufbau
Aturan Aufbau merupakan salah satu aturan yang paling digunakan dalam konfigurasi elektron. Aturan ini menjelaskan tentang pengisian orbital.
Dimulai dari tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi. Umumnya, elektron menempati subkulit yang energinya rendah terlebih dahulu.
Bilangan kuantum utama (n) dan bilangan kuantum azimuth (l) dijadikan rujukan untuk mengetahui tingkat energi pada suatu sub kulit.
Pada orbital, harga (n+l) mempengaruhi tingkat energi pada subkulit tertentu. Sehingga, jika harga (n+1) nya memiliki nilai besar maka tingkat energinya jauh lebih besar.
2. Aturan Pauli
Aturan Pauli disebut juga dengan Ekslusi Pauli. Aturan ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli (1926).
Aturan ini berupa larangan yang menyatakan bahwa tidak boleh terdapat dua elektron dalam satu atom dengan empat bilangan kuantum yang sama.
Hal ini setiap orbital yang sama memiliki bilangan kuantum n, l, m, namun, yang menjadi pembeda adalah bilangan kuantum spin (s).
Berdasarkan hal tersebut, dapat dijelaskan bahwa setiap orbital hanya bisa diisi 2 elektron dengan spin yang berlawanan.
Hal ini karena jika elektron ketiga dimasukkan maka akan terdapat spin yang sama dengan salah satu elektron sebelumnya.
3. Aturan Hund
Aturan Hund dikemukakan oleh Friedrick Hund (1930). Dalam aturan ini dijelaskan bahwa elektron dalam orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak berpasangan.
Jadi, elektron-elektron baru bisa berpasangan apabila pada subkulit itu sudah tidak ada lagi orbital kosong.
Awalnya, semua ruang orbital diisi dengan satu spin dengan arah panah keatas. Setelah semua ruang penuh maka diisi spin dengan panah kebawah.
4. Aturan Penuh Setengah Penuh
Aturan ini berkaitan erat dengan hibridisasi elektron. Aturan ini menjelaskan bahwa suatu elektron memiliki kecenderungan untuk berpindah orbital.
Apabila dapat membentuk susunan elektron yang lebih stabil untuk konfigurasi elektron yang berakhiran pada sub kulit “d” berlaku aturan penuh setengah penuh.
Misalnya: 24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 4s2 3d4 menjadi 24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5.
Berdasarkan contoh tersebut maka dapat dikatakan bahwa jika 4s diisi 2 elektron maka 3d kurang satu elektron untuk menjadi setengah penuh.
Sehingga elektron yang berada di 4s akan berpindah ke 3d.
Penulisan Konfigurasi Elektron
Konfigurasi elektron penulisannya berdasarkan teori atom dalam pembahasan mekanika kuantum.
Kemudian, elektron ditempatkan pada orbital sesuai dengan urutan tingkat energinya (aturan Aufbau), dan tingkat energi paling rendah diisi terlebih dahulu.
Cara pengisian orbital sama dengan pengisian pada tingkat energi, dimana dalam pengisiannya sesuai dengan aturan Hund.
Tetapi, jumlah elektron yang menempati ruang hanya dua saja (satu elektron berpangan) sesuai aturan Pauli.
Berikut disertakan gambar contoh penulisan konfigurasi elektron yang baik dan benar.
Penulisan konfigurasi elektron dapat disingkat dengan menggunakan nomor atom unsur lain seperti yang telah dijelaskan pada model konfigurasi elektron.
Notasi Konfigurasi Elektron
Fisikawan atau kimiawan menggunakan notasi standar untuk mendeskripsikan konfigurasi-konfigurasi elektron atom dan molekul.
Untuk atom, notasinya terdiri dari untaian label orbital atom (misalnya 1s, 3d, 4f) dengan jumlah elektron dituliskan pada setiap orbital (sekelompok orbital yang mempunyai label sama).
Sebagai contoh, hidrogen mempunyai satu elektron pada orbital s kelopak pertama, sehingga konfigurasinya ditulis sebagai 1s1.
Litium memiliki 2 elektron pada subkelopak 1s dan satu elektron pada subkelopak 2s, sehingga konfigurasi elektronnya ditulis sebagai 1s3 2s1.
Fosforus (nomor atom 15) mempunyai konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.
Untuk atom dengan banyak elektron, notasi ini akan menjadi sangat panjang, sehingga notasi yang disingkat seringkali digunakan.
Konfigurasi elektron fosforus, misalnya; berbeda dari neon (1s2 2s2 2p6) hanya pada keberadaan kelopak ketiga.
Sehingga konfigurasi elektron neon dapat digunakan untuk menyingkat konfigurasi elektron fosforus. Kemudian, itu dapat ditulis: [Ne] 3s2 3p3.
Konvensi ini sangat bermanfaat karena elektron pada kelopak terluar sajalah yang paling menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur.
Urutan penulisan orbital tidaklah tetap, beberapa sumber mengelompokkan semua orbital dengan nilai n yang sama bersama.
Sedangkan, sumber lainnya mengikuti urutan berdasarkan asas Aufbau. Sehingga konfigurasi besi dapat ditulis sebagai [Ar] 3d6 4s2 ataupun [Ar] 4s2 3d6 (mengikuti asas Aufbau).
Adalah umum untuk menemukan label-label orbital “s”, “p”, “d”, “f” ditulis miring, walaupun IUPAC merekomendasikan penulisan normal.
Pemilihan huruf “s’, “p”, “d”, “f” berasal dari sistem lama dalam mengkategorikan garis spektra, yakni “sharp“, “principal“, “diffuse“, dan “fundamental“.
Setelah “f”, label selanjutnya diikuti secara alfabetis, yakni “g”, “h”, “i”, … dst, walaupun orbital ini belum ditemukan.
Konfigurasi elektron molekul ditulis dengan cara yang sama, kecuali bahwa label orbital molekul-lah yang digunakan, dan bukannya label orbital atom.
Asas Aufbau
Asas Aufbau (berasal dari Bahasa Jerman) Aufbau berarti “membangun, konstruksi” adalah bagian penting dalam konsep konfigurasi elektron awal Bohr.
Ia dapat dinyatakan sebagai:
Terdapat maksimal dua elektron yang dapat diisi ke dalam orbital dengan urutan peningkatan energi orbital: orbital berenergi terendah diisi terlebih dahulu sebelum elektron diletakkan ke orbital berenergi lebih tinggi.
Asas ini bekerja dengan baik (untuk keadaan dasar atom-atom) untuk 18 unsur pertama; ia akan menjadi semakin kurang tepat untuk 100 unsur sisanya.
Bentuk modern asas Aufbau menjelaskan urutan energi orbital berdasarkan kaidah Madelung, pertama kali dinyatakan oleh Erwin Madelung pada tahun 1936.
Orbital diisi dengan urutan peningkatan n+l;
Apabila terdapat dua orbital dengan nilai n+l yang sama, maka orbital yang pertama diisi adalah orbital dengan nilai n yang paling rendah.
Sehingga, menurut kaidah ini, urutan pengisian orbital adalah sebagai berikut:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
Asas Aufbau dapat diterapkan, dalam bentuk yang dimodifikasi, ke proton dan neutron dalam inti atom.
Tabel Periodik
Bentuk dari tabel periodik berhubungan dekat dengan konfigurasi elektron atom unsur-unsur.
Sebagai contoh, semua unsur golongan 2 memiliki konfigurasi elektron[E] ns2 (dengan [E] adalah konfigurasi gas inert), dan memiliki kemiripan dalam sifat-sifat kimia.
Kelopak elektron terluar atom sering dirujuk sebagai “kelopak valensi” dan menentukan sifat-sifat kimia suatu unsur.
Perlu diingat bahwa kemiripan dalam sifat-sifat kimia telah diketahui satu abad sebelumnya, sebelum pemikiran konfigurasi elektron ada.
Kelemahan Asas Aufbau
Asas Aufbau bergantung pada postulat dasar bahwa urutan energi orbital adalah tetap, baik untuk suatu unsur atau di antara unsur-unsur yang berbeda.
Ia menganggap orbital-orbital atom sebagai “kotak-kotak” energi tetap yang mana dapat diletakkan dua elektron.
Namun, energi elektron dalam orbital atom bergantung pada energi keseluruhan elektron dalam atom (atau ion, molekul, dsb).
Tidak ada “penyelesaian satu elektron” untuk sebuah sistem dengan elektron lebih dari satu, sebaliknya yang ada hanya sekelompok penyelesaian banyak elektron.
Yang mana tidak dapat dihitung secara eksak [n 4] (walaupun terdapat pendekatan matematika yang dapat dilakukan, seperti metode Hartree-Fock).
Pengecualian Kaidah Madelung
Terdapat beberapa pengecualian kaidah Madelung lainnya untuk unsur-unsur yang lebih berat, dan akan semakin sulit untuk menggunakan penjelasan yang sederhana mengenai ini.
Sungguh, memungkinkan untuk memprediksi kebanyakan pengecualian ini menggunakan perhitungan Hartree-Fock, yang merupakan metode pendekatan dengan melibatkan efek elektron.
Untuk unsur-unsur yang lebih berat, diperlukan juga keterlibatan efek relativitas khusus terhadap energi orbital atom.
Karena elektron-elektron pada kelopak dalam bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.
Secara umum, efek-efek relativistik ini cenderung menurunkan energi orbital s terhadap orbital atom lainnya.
Contoh Soal Konfigurasi Elektron
Tentukanlah nilai konfigurasi elektron dan jumlah elektron dalam kulit elektron atom unsur dibawah ini:
a. Ni (Z = 28)
b. Sr 9Z = 38)
Pembahasan:
Sr (Z = 38) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 atau [Kr] 5s2; K = 2; L = 8; M = 18; N = 8; O =2
Nah, bagaimana nih pembaca yang budiman? Apakah sudah paham mengenai materi kali ini tentang konfigurasi elektron?
Bagaimana dengan contoh soalnya? Pasti mudah kan? Hehehe.
Baiklah, ini akhir dari pembahasan, semoga dalam pembahasan tadi bermanfaat bagi kalian semua.
Salam sukses dari kami https://theinsidemag.com dan terimakasih telah berkunjung!
Referensi:
https:// id.wikipedia.org/wiki/Konfigurasi_elektron
https:// rumus.co.id/konfigurasi-elektron/
https:// www.ilmudasar.com/2018/02/Konfigurasi-Elektron-adalah.html
Originally posted 2022-04-23 14:13:19.