Jumlah Maksimum Elektron Pada Kulit N

Konfigurasi elektron merupakan susunan elektron-elektron dalam kulit-kulit atau subkulit-subkulit. Pengisian elektron pada tingkat subkulit akan dibahas di kelas XI. Konfigurasi elektron yang akan dibahas pada bab ini hanya untuk memudahkan dalam penentuan periode dan golongan, khususnya golongan utama (A).

Pengisian elektron dimulai dari tingkat energi (kulit) yang paling rendah yaitu kulit K. Tiap kulit maksimum mampu menampung 2
n
2

elektron,

n

adalah nomor kulit.

Kulit K (
n

= 1) maksimum menampung elektron 2

􀁵

1
2

= 2.

Kulit L (
n

= 2) maksimum menampung elektron 2

􀁵

2
2

= 8.

Kulit M (
n

= 3) maksimum menampung elektron 2

􀁵

3
2

= 18.

Kulit N (
n

= 4) maksimum menampung elektron 2

􀁵

4
2

= 32.

Contoh:

3
Li – Kulit K maksimum 2 elektron

– Kulit L sisanya 1

– Distribusinya: 2, 1

20
Ca – Kulit K maksimum 2 elektron.

– Kulit L maksimum 8 elektron.

– Kulit M diisi 8 elektron.

Jumlah elektron sisa = 20 – (2 + 8) = 10 merupakan jumlah antara 8 (jumlah maksimum kulit L) dan 18 (jumlah maksimum kulit M) maka diisikan 8 elektron.

– Kulit N sisanya 2 elektron.

– Distribusinya: 2, 8, 8, 2

56
Ba – Kulit K maksimum 2 elektron.

– Kulit L maksimum 8 elektron.

– Kulit M maksimum 18 elektron.

– Kulit N diisi 18 elektron.

Jumlah elektron sisa = 56 – (2 + 8 + 18) = 28, merupakan jumlah antara 18 (jumlah maksimum kulit M) dan 32 (jumlah maksimum kulit N), maka diisikan

18 elektron.

– Kulit O diisi 8 elektron.(Seperti pada kulit M konfigurasi Ca).

– Kulit P sisanya 2 elektron.

– Distribusinya: 2, 8, 18, 18, 8, 2

Konfigurasi elektron pada kation dan anion

Kation adalah ion positif, terjadi kalau atom unsur melepas elektron.

Tabel 2.6


Contoh-contoh konfigurasi elektron pada kation

Anion adalah ion negatif, terjadi jika atom netral menangkap


elektron.

Elektron valensi

Elektron valensi adalah banyaknya elektron pada kulit terluar.

Tabel 2.8


Contoh-contoh menentukan elektron valensi unsur

Suatu cara penulisan yang menunjukkan distribusi elektron dalam orbital-orbital


pada kulit utama dan subkulit disebut konfigurasi elektron. Pada


penulisan konfigurasi elektron perlu dipertimbangkan tiga aturan (asas), yaitu


prinsip Aufbau, asas larangan Pauli, dan kaidah Hund.

1.




Prinsip Aufbau

Elektron-elektron dalam suatu atom berusaha untuk menempati subkulitsubkulit yang berenergi rendah, kemudian baru ke tingkat energi yang lebih tinggi. Dengan demikian, atom berada pada tingkat energi minimum. Inilah yang disebut prinsip Aufbau. Urutan-urutan tingkat energi ditunjukkan pada gambar 1.11. Jadi, pengisian orbital dimulai dari orbital 1s, 2s, 2p, dan seterusnya. Pada gambar dapat dilihat bahwa subkulit 3d mempunyai energi lebih tinggi daripada subkulit 4s. Oleh karena itu, setelah 3p terisi penuh maka elektron berikutnya akan mengisi subkulit 4s, baru kemudian akan mengisi subkulit 3d.

2.




Kaidah Hund

Untuk menyatakan distribusi elektron-elektron pada orbital-orbital dalam suatu subkulit, konfigurasi elektron dapat dituliskan dalam bentuk diagram orbital. Suatu orbital dilambangkan dengan strip, sedangkan dua elektron yang menghuni satu orbital dilambangkan dengan dua anak panah yang berlawanan
arah. Jika orbital hanya mengandung satu elektron, anak panah dituliskan mengarah ke atas.

Dalam kaidah Hund, dikemukakan oleh
Friedrich Hund
(1894 – 1968) pada tahun 1930, disebutkan bahwa elektron-elektron dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak berpasangan. Elektron-elektron baru berpasangan apabila pada subkulit itu sudah tidak ada lagi orbital kosong.

3.




Larangan Pauli

Pada tahun 1928,
Wolfgang Pauli
(1900 – 1958) mengemukakan bahwa tidak ada dua elektron dalam satu atom yang boleh mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama. Dua elektron yang mempunyai bilangan kuantum utama, azimuth, dan magnetik yang sama dalam satu orbital, harus mempunyai spin yang berbeda. Kedua elektron tersebut berpasangan. Setiap orbital mampu menampung maksimum dua elektron. Untuk mengimbangi gaya tolak-menolak di antara elektron-elektron tersebut, dua elektron dalam satu orbital selalu berotasi dalam arah yang berlawanan.

Subkulit s (1 orbital) maksimum 2 elektron

Subkulit p (3 orbital) maksimum 6 elektron

Subkulit d (5 orbital) maksimum 10 elektron

Subkulit f (7 orbital) maksimum 14 elektron

Mentok ngerjain soal? Foto aja pake aplikasi CoLearn. Anti ribet ✅Cobain, yuk!

Konfigurasi elektron
adalah susunan penyebaran (pengisian) elektron-elektron dalam. Seperti yang telah dibahas dalam bab Struktur Atom, di dalam atom terdapat partikel subatomik neutron dan proton yang terdapat pada inti atom, dan elektron yang bergerak mengelilingi inti atom tersebut pada kulit-kulit elektron (level-level energi) yang tertentu.

Lintasan peredaran elektron ini disebut juga kulit elektron. Kulit pertama yang terdekat dengan inti atom disebut kulit K, kemudian kulit kedua disebut kulit L, kulit ketiga disebut kulit M, dan seterusnya berurut berdasarkan alfabet sebagaimana kulit menjauhi inti atom. Kulit elektron ini juga dapat dinyatakan dengan bilangan kuantum utama (n), dimulai dari 1 untuk kulit K, 2 untuk kulit L, dan seterusnya.

Semakin besar nilai n, semakin jauh kulit elektron dari inti atom dan semakin besar energi elektron yang beredar di kulit terkait. Elektron-elektron akan mengisi kulit-kulit elektron pada atom dimulai dari kulit K yang merupakan level energi terendah. Setiap kulit elektron hanya dapat terisi sejumlah tertentu elektron. Jumlah maksimum elektron yang dapat terisi pada kulit elektron ke-n adalah 2n2. Namun, jumlah maksimum elektron pada kulit terluar dari suatu atom adalah 8.

Lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi pada Gambar 1 dan Tabel 1.

Gambar 1. Ilustrasi konfigurasi elektron atom Li, B, O, Ne, Na, dan 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 tidak dapat ditentukan dengan metode penentuan berdasarkan kulit elektron untuk atom unsur golongan utama seperti di atas. Penentuan konfigurasi elektron atom unsur golongan transisi didasarkan pada orbital atom. Setiap orbital dalam atom akan ditandai dengan satu set nilai bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuantum magnetik (m) yang khusus. Lalu, setiap orbital maksimum terisi 2 elektron, yang masing-masing memiliki bilangan kuantum spin (s) tersendiri. Keempat bilangan kuantum tersebut digunakan untuk men-‘deskripsi’-kan energi elektron, sebagaimana seperti ‘alamat’ elektron dalam sebuah atom untuk menemukan keberadaan elektron dalam atom tersebut.

Bilangan kuantum utama (n) mendeskripsikan ukuran dan tingkat energi orbital. Nilai n yang diperbolehkan adalah bilangan bulat positif. Bilangan kuantum azimuth (l) mendeskripsikan bentuk orbital. Nilai l yang diperbolehkan adalah bilangan bulat dari 0 hingga n−1. Bilangan kuantum magnetik (m) mendeskripsikan orientasi orbital. Nilai m yang diperbolehkan adalah bilangan bulat dari −l hingga +l.

Bilangan kuantum spin (s) mendeskripsikan arah spin elektron dalam orbital. Nilai s yang diperbolehkan adalah +½ atau−½.

Aturan penentuan konfigurasi elektron berdasarkan orbital:

1. Asas Aufbau: Elektron menempati orbital-orbital dimulai dari tingkat energi yang terendah, dimulai dari 1s, 2s, 2p, dan seterusnya seperti urutan subkulit yang terlihat pada 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 dalam satu atom yang memiliki keempat bilangan kuantum yang sama. Setiap orbital maksimum diisi oleh 2 elektron yang memiliki spin yang berlawanan.

3. Kaidah Hund: Jika ada orbital dengan tingkat energi yang sama, konfigurasi elektron dengan energi terendah adalah dengan jumlah elektron tak berpasangan dengan spin paralel yang paling banyak.

Gambar 3. Diagram orbital dan konfigurasi elektron berdasarkan orbital dari 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 dan jumlah elektron dalam setiap kulit elektron atom unsur berikut.

a. Ni (Z = 28)                                                   b. Sr(Z = 38)

Jawab:

1. Ni (Z = 28) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 atau [Ar] 4s2 3d8; K = 2 ; L = 8 ; M = 16 ; N = 2
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 dari aturan-aturan di atas. Subkulit d memiliki tendensi untuk terisi setengah penuh atau terisi penuh. Contohnya, Cr (Z = 24) : [Ar] 4s1 3d5 lebih stabil dibanding [Ar] 4s2 3d4 ; dan juga Cu (Z = 29) : [Ar] 4s1 3d10 lebih stabil dibanding [Ar] 4s2 3d9.

Untuk ion monoatomik (seperti Na+, K+, Ca2+, S2-, Br–) dapat ditentukan dari konfigurasi elektron atom netralnya terlebih dahulu. Pada kation (ion bermuatan positif) monoatomik Ax+ yang bermuatan x+, sebanyak x elektron dilepas (dikurangi) dari kulit elektron terluar atom netral A. Pada anion (ion bermuatan negatif) monoatomik By– yang bermuatan y-, sebanyak y elektron ditangkap (ditambahkan) pada orbital level energi terendah yang 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 artikel: Konfigurasi Elektron Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.

Alumni Kimia UI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

1. Struktur Atom
2. Reaksi Reduksi Oksidasi
3. Stoikiometri