Konfigurasi elektron ialah susunan penyebaran (pengisian) elektron-elektron dalam. Seperti yg telah dibahas dlm bab Struktur Atom, di dlm atom terdapat partikel subatomik neutron & proton yg terdapat pada inti atom, & elektron yg bergerak mengelilingi inti atom tersebut pada kulit-kulit elektron (level-level energi) yg tertentu.
Lintasan peredaran elektron ini disebut pula kulit elektron. Kulit pertama yg terdekat dgn inti atom disebut kulit K, kemudian kulit kedua disebut kulit L, kulit ketiga disebut kulit M, & seterusnya berurut menurut alfabet sebagaimana kulit menjauhi inti atom. Kulit elektron ini pula mampu dinyatakan dgn bilangan kuantum utama (n), dimulai dr 1 untuk kulit K, 2 untuk kulit L, & seterusnya.
Semakin besar nilai n, semakin jauh kulit elektron dr inti atom & kian besar energi elektron yg beredar di kulit terkait. Elektron-elektron akan mengisi kulit-kulit elektron pada atom dimulai dr kulit K yg merupakan level energi terendah. Setiap kulit elektron cuma dapat terisi sejumlah tertentu elektron. Jumlah maksimum elektron yg mampu terisi pada kulit elektron ke-n ialah 2n2. Namun, jumlah maksimum elektron pada kulit terluar dr suatu atom yaitu 8.
Lebih jelasnya, amati ilustrasi pada Gambar 1 & Tabel 1.
Gambar 1. Ilustrasi konfigurasi elektron atom Li, B, O, Ne, Na, & K berdasarkan kulit elektron
(Sumber: Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry: Structure and Dynamics (5th edition). New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.)
Untuk atom unsur golongan transisi, konfigurasi elektron nya tak dapat diputuskan dgn metode penentuan berdasarkan kulit elektron untuk atom unsur kalangan utama seperti di atas. Penentuan konfigurasi elektron atom unsur kalangan transisi didasarkan pada orbital atom. Setiap orbital dlm atom akan ditandai dgn satu set nilai bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), & bilangan kuantum magnetik (m) yg khusus. Lalu, setiap orbital maksimum terisi 2 elektron, yg masing-masing mempunyai bilangan kuantum spin (s) tersendiri. Keempat bilangan kuantum tersebut dipakai untuk men-‘deskripsi’-kan energi elektron, sebagaimana mirip ‘alamat’ elektron dlm suatu atom untuk memperoleh eksistensi elektron dlm atom tersebut.
Bilangan kuantum utama (n) mendeskripsikan ukuran & tingkat energi orbital. Nilai n yg diperbolehkan yakni bilangan bulat positif.
Bilangan kuantum azimuth (l) mendeskripsikan bentuk orbital. Nilai l yg diperbolehkan ialah bilangan lingkaran dr 0 sampai n−1.
Bilangan kuantum magnetik (m) mendeskripsikan orientasi orbital. Nilai m yg diperbolehkan adalah bilangan lingkaran dr −l sampai +l.
Bilangan kuantum spin (s) mendeskripsikan arah spin elektron dlm orbital. Nilai s yg diperbolehkan yakni +½ atau−½.
Aturan penentuan konfigurasi elektron menurut orbital:
1. Asas Aufbau: Elektron menempati orbital-orbital dimulai dr tingkat energi yg terendah, dimulai dr 1s, 2s, 2p, & seterusnya seperti urutan subkulit yg tampakpada Gambar 2.
Gambar 2. Urutan tingkat energi subkulit
(Sumber: Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry: Structure and Dynamics (5th edition). New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.)
2. Asas larangan Pauli: Tidak ada dua elektron dlm satu atom yg memiliki keempat bilangan kuantum yg sama. Setiap orbital maksimum diisi oleh 2 elektron yg mempunyai spin yg bertentangan.
3. Kaidah Hund: Jika ada orbital dgn tingkat energi yg sama, konfigurasi elektron dgn energi paling rendah ialah dgn jumlah elektron tak berpasangan dgn spin paralel yg paling banyak.
Gambar 3. Diagram orbital & konfigurasi elektron berdasarkan orbital dr 10 unsur pertama
(Sumber: Gilbert, Thomas N.et al. 2012. Chemistry: The Science in Context (3rd edition). New York: W. W. Norton & Company, Inc.)
Contoh Soal Konfigurasi Elektron
Tentukan konfigurasi elektron & jumlah elektron dlm setiap kulit elektron atom unsur berikut.
a. Ni (Z = 28) b. Sr(Z = 38)
Jawab:
- Ni (Z = 28) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 atau [Ar] 4s2 3d8; K = 2 ; L = 8 ; M = 16 ; N = 2
- Sr (Z = 38) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2atau [Kr] 5s2; K = 2 ; L = 8 ; M = 18 ; N = 8 ; O = 2
Berdasarkan eksperimen, terdapat anomali konfigurasi elektron dr aturan-aturan di atas. Subkulit d memiliki tendensi untuk terisi setengah sarat atau terisi penuh. Contohnya, Cr (Z = 24) : [Ar] 4s1 3d5 lebih stabil dibanding [Ar] 4s2 3d4 ; & pula Cu (Z = 29) : [Ar] 4s1 3d10 lebih stabil dibanding [Ar] 4s2 3d9.
Untuk ion monoatomik (mirip Na+, K+, Ca2+, S2-, Br–) dapat diputuskan dr konfigurasi elektron atom netralnya terlebih dulu. Pada kation (ion bermuatan positif) monoatomik Ax+ yg bermuatan x+, sebanyak x elektron dilepas (dikurangi) dr kulit elektron terluar atom netral A. Pada anion (ion bermuatan negatif) monoatomik By– yg bermuatan y-, sebanyak y elektron ditangkap (disertakan) pada orbital level energi terendah yg masih belum penuh oleh elektron.
Referensi Konfigurasi Elektron
– Cracolice, Mark S. & Peters, Edward I. 2011. Introductory Chemistry: An Active Learning Approach (4th edition). California: Brooks/Cole, Cengage Learning.
– Earl, Bryan & Wilford, Doug. 2014. Cambridge IGCSE® Chemistry (3rd edition). London: Hodder Education.
– Gilbert, Thomas N. et al. 2012. Chemistry: The Science in Context (3rd edition). New York: W. W. Norton & Company, Inc.
– McMurry, John. et al. 2013.Fundamentals of General, Organic, and Biological Chemistry (7th edition). Illinois: Pearson Education, Inc.
– Petrucci, Ralph H. et al. 2011. General Chemistry: Principles and Modern Applications (10th edition). Toronto: Pearson Canada Inc.
– Purba, Michael. 2006. Kimia 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta: Erlangga.
– Purba, Michael. 2006. Kimia 2A untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga.
– Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change(5th edition). New York: McGraw Hill
– Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry: Structure and Dynamics (5th edition). New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.
Judul postingan: Konfigurasi Elektron
Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.
Alumni Kimia UI
Materi Sosiologiku.com yang lain: