Hai Quipperian, sudahkah kamu tahu jika elektron di dalam atom membentuk suatu konfigurasi, lho? Mungkin kamu mengenalnya sebagai konfigurasi elektron. Lalu, apa yang dimaksud dengan konfigurasi elektron? Konfigurasi elektron merupakan susunan elektron di dalam atom yang mengikuti aturan tertentu.
Pada artikel ini, Quipper Blog akan mengajak Quipperian untuk belajar tentang konfigurasi elektron beserta jenis dan aturan penulisannya. Yuk, simak selengkapnya!
Pengertian Konfigurasi Elektron
Konfigurasi elektron adalah susunan elektron di dalam atom. Sejatinya, elektron merupakan partikel bermuatan negatif yang berputar mengitari inti atom. Gambaran mudahnya, inti atom dianalogikan sebagai Matahari. Nah, elektron dianalogikan sebagai planet-planet yang berputar mengelilingi Matahari tersebut.
Jenis-Jenis Konfigurasi Elektron
Konfigurasi elektron dibagi menjadi dua jenis, yaitu sebagai berikut.
Konfigurasi elektron kulit (Bohr)
Konfigurasi elektron kulit ditemukan oleh Niels Bohr. Itulah mengapa, konfigurasi ini juga disebut sebagai konfigurasi elektron Bohr. Menurut Bohr, elektron akan berputar mengelilingi inti pada lintasan tertentu dengan tingkat energi yang berbeda-beda, bergantung pada posisi lintasannya. Selanjutnya, lintasan tersebut dikenal sebagai kulit atom. Berdasarkan teori ini, elektron harus diisikan dari tingkat energi paling rendah, yaitu kulit K (n = 1) dan dilanjutkan kulit L (n = 2), M (n = 3), N (n = 4), dan seterusnya. Banyaknya elektron yang mengisi setiap kulit mengikuti rumus 2n2. Dengan demikian:
Kulit K = 2n2 = 2 (1)2 = 2 elektron maksimal
Kulit L = 2n2 = 2 (2)2 = 8 elektron maksimal
Kulit K = 2n2 = 2 (3)2 = 18 elektron maksimal
Kulit K = 2n2 = 2 (4)2 = 32 elektron maksimal
Agar kamu lebih paham, perhatikan contoh konfigurasi elektron 20Ca berikut.
Unsur Ca memiliki nomor atom 20. Oleh karena atom Ca tidak bermuatan, maka jumlah nomor atom = jumlah elektron = 20. Dengan demikian, konfigurasinya adalah 20Ca = 2, 8, 8, 2. Adapun gambar konfigurasi elektron kulitnya adalah seperti berikut.
| No | Nama Unsur | Konfigurasi Elektron Kulit | |||
|---|---|---|---|---|---|
| K | L | M | N | ||
| 1. | 7N | 2 | 5 | ||
| 2. | 11Na | 2 | 8 | 1 | |
| 3. | 12Mg | 2 | 8 | 2 | |
| 4. | 19K | 2 | 8 | 8 | 1 |
| 5. | 36Kr | 2 | 8 | 18 | 8 |
Dari tabel di atas, sudah semakin paham kan bagaimana cara mengonfigurasikan elektron menurut Bohr?
Konfigurasi elektron subkulit (kuantum)
Konfigurasi elektron subkulit ini bersifat lebih kompleks dibandingkan konfigurasi elektron kulit. Konfigurasi ini menekankan pada kebolehjadian ditemukan elektron pada tingkat subkulit atom. Di tingkat subkulit, terdapat orbital yaitu tempat yang mungkin ditempati oleh elektron. Orbital dibagi menjadi empat, yaitu orbital s, p, d, dan f. Konfigurasi subkulit ini melibatkan empat bilangan kuantum, yaitu sebagai berikut.
- Bilangan kuantum utama (n)
Bilangan kuantum utama merupakan penggambaran dari lintasan elektron atau menunjukkan tingkat energi elektron (kulit). Bilangan kuantum utama dimulai dari n = 1 (kulit K), n = 2 (kulit L), n = 3 (kulit M), n = 4 (kulit N), dan seterusnya.
- Bilangan kuantum azimuth (l)
Bilangan kuantum azimuth merupakan bilangan yang menunjukkan jenis orbital di dalam subkulit. Bilangan kuantum azimuth dimulai dari l = 0 (subkulit s), l = 1 (subkulit p), l = 2 (subkulit d), dan l = 3 (subkulit f).
- Bilangan kuantum magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik merupakan bilangan kuantum yang menyatakan posisi orbital di dalam subkulit. Adapun contoh bilangan kuantum magnetik adalah sebagai berikut.- m = 0 (0) 🡪 subkulit s
- m = 1 (-1, 0, 1) 🡪 subkulit p
- m = 2 (-2, -1, 0, 1, 2) 🡪 subkulit d
- m = 3 (-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3) 🡪 subkulit f
- Bilangan kuantum spin (s)
Merupakan bilangan yang menyatakan posisi elektron di dalam orbital. Jika posisi elektron menghadap ke atas (searah putaran jarum jam), maka dinyatakan sebagai s = +12. Jika posisinya menghadap ke bawah (berlawanan dengan arah putaran jarum jam), maka dinyatakan sebagai s = -12.
Penggambaran keempat bilangan kuantum itu dinyatakan dalam diagram orbital seperti berikut.
Orbital s = → maksimal diisi 2 elektron
Orbital p = → maksimal diisi 6 elektron
Orbital d = → maksimal diisi 10 elektron
Orbital f = → maksimal diisi 14 elektron
Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh berikut.
Tentukan konfigurasi elektron kuantum untuk 3p3!
Pembahasan:
3p3 bisa diuraikan ke dalam bilangan kuantumnya seperti berikut.- n = 3
- l = 1
- m = +1
- s = +12
Jika dinyatakan dalam diagram orbital menjadi seperti berikut.
Orbital p =
Aturan Penulisan Konfigurasi Elektron
Penulisan konfigurasi elektron mengacu pada beberapa aturan berikut.
Prinsip Aufbau
Menurut prinsip ini, pengisian elektron harus dimulai dari subkulit dengan tingkat energi paling rendah. Setiap subkulit memiliki batas maksimal elektron yang harus diisikan, yaitu seperti pada pembahasan sebelumnya. Adapun aturan konfigurasi aufbau adalah sebagai berikut.
Gambar di atas menunjukkan bahwa pengisian diawali dari 1s2, dilanjutkan 2s2, 2p6, 3s2, dan seterusnya. Orbital s memiliki pangkat maksimal 2 karena mengacu pada batas elektron maksimalnya, orbital p memiliki pangkat maksimal 6 karena mengacu pada batas elektron maksimalnya, dan seterusnya. Perhatikan contoh berikut.
Tentukan konfigurasi elektron 17Cl!
Pembahasan:
17Cl = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Larangan Pauli
Larangan Pauli ditemukan oleh seorang ilmuwan asal Austria, yaitu Wolfgang Pauli. Larangan ini menyatakan bahwa dalam satu atom, tidak ada elektron yang memiliki bilangan kuantum sama. Jika dua elektron berada di orbital yang sama, pasti spin keduanya berbeda. Perhatikan contoh contoh:
Kaidah Hund
Seorang ilmuwan asal Jerman, yaitu Friedrich Hund, menyatakan bahwa pengisian elektron pada orbital dengan tingkat energi yang sama harus didistribusikan secara merata, dimulai dari elektron yang tidak berpasangan. Setelah semua orbital berisi penuh elektron yang tidak berpasangan, barulah diisi elektron lain dengan spin yang berbeda arah, sehingga membentuk pasangan elektron. Perhatikan contoh berikut.
Aturan setengah penuh
Aturan ini berkaitan dengan kestabilan suatu unsur. Pada beberapa unsur, elektron cenderung mengalami perpindahan orbital agar lebih stabil. Keadaan ini dimungkinan terjadi pada orbital d. Contohnya terjadi pada unsur 24Cr berikut ini.
24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4
Jika dikonfigurasi seperti contoh di atas, unsur 24Cr bersifat kurang stabil. Unsur tersebut akan stabil jika orbital d terisi setengah penuh, yaitu 5 (orbital d akan terisi penuh maksimal 10 elektron). Dengan demikian, konfigurasinya mengikuti aturan setengah penuh seperti berikut.
24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5
Nah, ternyata salah satu elektron pada orbital s akan pindah ke orbital d agar unsur lebih stabil.
Konfigurasi Elektron Gas Mulia
Gas mulia adalah gas golongan VIIIA yang cukup stabil, sehingga sulit untuk bereaksi dengan unsur lain. Golongan unsur gas mulia terdiri dari He (helium), Ne (neon), Ar (argon), Kr (kripton), Xe (xenon), dan Rn (radon). Adapun konfigurasi gas mulia tersebut adalah sebagai berikut.
- 2He = 1s2
- 10Ne = 1s2 2s2 2p6 = [He] 2s2 2p6
- 18Ar = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 = [Ne] 3s2 3p6
- 36Kr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 = [Ar] 4s2 3d10 4p6
- 54Xe = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 = [Kr] 5s2 4d10 5p6
- 86Rn = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 = [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p6
Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk melihat video pembahasannya, yuk buruan gabung Quipper Video. Salam Quipper!