Kimia Kelas X MIA/IIS Materi 6: Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron adalah susunan elektron berdasarkan kulit atau orbital suatu atom. Konfigurasi elektron menggambarkan penataan elektron dalam suatu atom.

Menurut teori atom Bohr elektron-elektron dalam suatu atom melintasi lintasan-lintasan yang disebut kulit-kulit atau tingkat-tingkat energi, yaitu lintasan di mana elektron berada pada keadaan stasioner. Kulit-kulit atom terdiri dari kulit ke-1 disebut kulit K, kulit ke-2 disebut kulit L, kulit ke-3 disebut kulit M, kulit ke-4 disebut kulit N dan seterusnya.

sumber: nafiun.com

Jumlah elektron maksimum yang dapat menempati masing-masing kulit dapat dihitung dengan: 

2n²

dengan n adalah nomor kulit.

Sehingga jumlah elektron di masing-masing kulit adalah sebagai berikut:

Nomor Kulit	Nama Kulit	Jumlah Elektron
1	K	2 Elektron
2	L	8 Elektron
3	M	18 Elektron
4	N	32 Elektron
5	O	50 Elektron
6	P	72 Elektron
7	Q	98 Elektron

Elektron-elektron akan mulai menempati kulit K sampai penuh (Maksimum), kemudian baru mengisi Kulit L dan seterusnya. Penempatan elektron sampai penuh akan terjadi pada kulit K, L, dan M, sedangkan untuk kulit-kulit keempat (kulit N) sudah akan terisi bila kulit M sudah terisi 8 elektron.

Kulit elektron terdiri dari subkulit yang disebut dengan orbital dalam teori Atom Mekanika Kuantum. Otbital merupakan tingkat energi dari suatu ruang yang mempunyai peluang terbesar (kebolehjadian terbesar) untuk menemukan elektron di sekitar inti Atom.

Dari hasi penyelesaian gelombang Schrodinger menghasilkan tiga bilangan yang mencirikan orbital elektron atau lebih mudahnya disebut dengan alamat elektron. Tiga bilangan ini disebut dengan Bilangan Kuantum yang terdiri dari bilangan kuantum utama, bilangan kuantum azimut dan bilangan kuantum magnetik.

Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama menentukan besarnya tingkat energi suatu elektron yang mencirikan ukuran orbital. Nilai bilangan kuantum utama merupakan bilangan bulat dari 1 sampai tak terhingga. Jika nilai bilangan kuantum utama (n) dikitkan dengan  letak elektron dalam kulit dalam teori atom Bohr, maka maka n = 1 merupakan letak elektron pada kulit K, n =2 merupakan letak elektron pada kulit L, n = 3 merupakan letak elektron di kulit M dan seterusnya.

Bilangan Kuantum Azimut atau Momentum Sudut (l)

Bilangan kuantum azimut atau momentum sudut (l) memberikan informasi tentang bentuk orbital (l) memberikan informasi tentang bentuk orbital. Nilai l tergantung bilangan kuantum utama (n). Nilai (l) terdiri dari 0 sampai dengan n-1 untuk setiap n.

Nilai l = 0 dilambangkan dengan subkulit s (sharp = tajam), nilai l = 1 dilambangkan dengan subkulit p (principal = utama), nilai l = 2 dilambangkan dengan subkulit d (diffuse = kabur), nilai l = 3 dilambangkan dengan f (fundamental = dasar).

Bilangan Kuamtum Magnetik (m₁  atau m)

Jika spektrum garis suatu atom diletakkan dalam medan magnet maka akan didapatkan garis spektrum tambahan yang keberadaannya hanya dapat dijelaskan dengan adanya sebuah bilangan kuantum baru yang selanjutnya disebut bilangan kuantum magnetik. Bilangan kuantum magnetik menentukan arah orientasi dari orbital di dalam ruang relatif terhadap orbital yang lain.

Setiap nilai l memiliki nilai bilangan kuantum magnetik (m) antara -l sampai dengan +l. Nilai l = 0 memiliki nilai m = 0, nilai l = 1 memiliki nilai m = -1, 0, +1, nilai l = 2 memiliki nilai m = -2, -1, 0, +1, +2, dan nilai l = 3 memiliki nilai m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. 

Bilangan Kuantum spin (s atau m_s)

Bilangan kuantum spin merupakan bilangan kuantum yang terlepas dari pengaruh momentum sudut. Hal ini berarti bilangan kuantum spin tidak berhubungan secara langsung dengan tiga bilangan kuantum yang lain. Bilangan kuantum spin didasarkan pada pengamatan Otto Stern dan Walter Gerlach terhadap spektrum yang dilewatkan pada medan magnet.

Bilangan kuantum spin untuk menandai arah putaran elektron pada sumbunya. Nilai bilangan kuantum spin hanya ada dua macam, yaitu .  untuk menandai probabilitas putaran elektron searah jarum jam. Sedangkan  untuk menandai probabilitas putaran elektron berlawanan arah dengan jarum jam.

Hubungan antara bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l), Bilangan kuantum  Magnetik (m)

Nilai n	bilangan kuantum azimut l		Nilai m	Jumlah orbital
	Nilai l	lambang l
1	0	s	0	1
2	0	s	0	1
	1	p	-1, 0, +1	3
3	0	s	0	1
	1	p	-1, 0, +1	3
	2	d	-2, -1, 0, +1, +2	5
4	0	s	0	1
	1	p	-1, 0, +1	3
	2	d	-2, -1, 0, +1, +2	5
	3	f	-3, -2, -1, 0, +1, +2, +2	7

Aturan dalam menentukan konfigurasi elektron

Aturan Aufbau

Aufbau berarti membangun. Menurut aturan Aufbau, elektron didalam suatu atom akan berada dalam kondisi yang stabil bila mempunyai energi yang rendah , sedangkan elektron-elekron akan berada pada orbital-orbital yang bergabung membentuk subkulit. Jadi, elektron mempunyai kecenderungan untuk menempati subkulit yang tingkat energinya rendah.

Urutan tingkat energi orbital-orbital ditunjukkan pada diagram berikut:

sumber: plengdut.com

Berdasarkan diagram tersebut urutan tingkat energi orbital dari yang paling rendah ke yang paling tinggi adalah 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < dan seterusnya.

Larangan Pauli

Larangan Pauli atau eksklusi Pauli menyatakan bahwa di dalam satu atom tidak boleh terdapat dua elektron dengan empat bilangan kuantum yang sama. Sehingga dalam satu orbital maksimal hanya terisi 2 elektron dengan spin (arah putar) yang berlawanan.

Aturan Hund

Berdasarkan pengamatan spektrum, diketahui bahwa keadaan paling stabil (rendah energinya) adalah bila elektron-elektron tersebut ke semua orbital dengan spin yang sejajaar (spin sama). Aturan ini dikenal dengan Aturan Hund.

Beberapa Penyimpangan dari aturan umum

Konfigurasi elektron dari suatu atom bersifat khas, sehingga terdapat beberapa penyimpangan dari aturan-aturan umum. misalnya:

₂₄Cr : [Ar] 4s² 3d⁴ kurang stabil, maka berubah menjadi ₂₉Cu : [Ar] 4s¹ 3d¹⁰

 ₂₉Cu : [Ar] 4s² 3d⁹ kurang stabil, maka berubah menjadi ₂₉Cu : [Ar] 4s¹ 3d¹⁰

₄₆Pd : [Kr] 5s² 4d⁸ kurang stabil, maka berubah menjadi ₄₆Pd : [Kr] 4d¹⁰

₄₇Ag : [Kr] 5s² 4d⁹ kurang stabil, maka berubah menjadi ₄₇Ag : [Kr] 5s¹ 4d¹⁰

Penyimpangan tersebut diketahui dari gambaran spektrumya yang lebih cocok bila konfigurasi elektronnya digambarkan seperti yang menyimpang tersebut. Penyimpangan tersebut diperkirakan terjadi karena adanya perbedaan tingkat energi yang sangat kecil antara subkulit 3d dan 4s serta antara 4d dan 5s pada masing-masing atom tersebut. Bahkan untuk atom Pd energi 4d ternyata memang lebih rendah daripada 5s. Hal tersebut tidak berlaku pada atom-atom yang lain.

Cara menentukan Konfigurasi elektron

Natrium dengan nomor atom 11

Konfigruasi Elektron

11Na

:

1s2

2s2

2p6

3s1

Diagaram Orbital

11Na

:

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑

0

0

-1

0

+1

0

Keterangan:

Angka 1, 2 dan 3 sebelum huruf s, dan p adalah bilangan kuantum utama (n), menunjukkan nomor kulit. Berarti Natrium memiliki 3 kuli yaitu Kulit K, L dan M.

Huruf s dan p adalah lambang bilangan kuantum azimut (l). s memiliki nilai bilangan kuantum azimut 0 dan p memiliki bilangan kuantum azimut 1.

Angka 2, 6 dan 1 diatas huruf s dan p menunujukkan jumlah elektron yang tersebar di masing-masing orbital. s maksimal 2 elektron dan p maksimal 6 elektron.

Diagram Orbital berfungsi untuk menggambarkan kedudukan elektron dalam suatu orbital.

Angka 0, -1 dan +1 menunjukkan bilangan kuantum magnetik (m)

Lambang ↑↓ menggambarkan kedudukan elektron didalam suatu orbital.

Lambang ↑ menunjukkan spin (arah putaran) searah jarum jam memiliki nilai +1/2

Lambang ↓ menunjukkan spin (arah putaran) berlawanan dengan arah jarum jam memiliki nilai -1/2

Sumber:

https://www.plengdut.com/2020/06/prinsip-aufbau-diagram-orbital.html

https://blog.ruangguru.com/konfigurasi-elektron-dan-diagram-orbital

https://www.nafiun.com/2013/03/cara-menentukan-menghitung-konfigurasi-elektron-dan-elektron-valensi-rumus-kimia-atom.html

Daftar Hadir Kelas X MIA Klik Disini
Daftar Hadir Kelas X IIS Klik Disini