Konfigurasi Elektron
Kompetensi Dasar
3.3. Menjelaskan konfigurasi elektron dan pola konfigurasi elektron terluar untuk setiap golongan dalam tabel periodik.
4.3. Menentukan letak suatu unsur dalam tabel periodik berdasarkan konfigurasi elektron.
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 POLA KONFIGURASI ELEKTRON
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan kalian akan dapat:
1. Menuliskan konfigurasi elektron berdasarkan kulit dan subkulit dalam bentuk diagram orbital.
2. Menentukan bilangan kuantum elektron terakhir dari suatu atom.
B. Uraian Materi
Apakah yang ada di pikiran kalian waktu mendengar kata “Kimia” ? Apakah cairan warna warni ? Kebanyakan orang pasti berpikiran seperti itu. Ada warna ungu,hijau, biru, dan warna – warna lainya. Pernakah kalian melihat kembang api yang dibakar ?
Sekarang perhatikan gambar dibawah ini!
Warna yang dihasilkan sangat bagus bukan? Itu karena kembang api yang dibakar berhubungan dengan kimia.
Pada saat kembang api dibakar disitulah terjadi reaksi kimia. Apakah semua hal yang berhubungan dengan kimia selalu menghasilkan warna warni? Jawabnya adalah tidak.
Tidak semua zat kimia punya warna–warna menarik. Zat–zat yang mempunyai konfigurasi elektron dan diagram orbital tertentu saja yang akan mempunyai warna–warna menarik. Wow, apa itu konfigurasi elektron? Berikut akan dijelaskan secara terperinci.
Konfigurasi elektron adalah susunan elektron berdasarkan kulit atau orbital dari suatu atom. Jadi ada dua cara untuk menuliskan orbital, yaitu menurut teori atom Bohr dan
menurut teori atom Mekanika Kuantum.
1. Konfigurasi Elektron Menurut Model Atom Bohr.
Menurut Bohr bahwa atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif, sedangkan elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan–lintasan tertentu berdasarkan tingkat energi yang tertentu juga. Lintasan–lintasan elektron ini kemudian disebut dengan kulit elektron. Setiap kulit atom terdapat jumlah elektron maksimal yang dapat ditempati. Konfigurasi elektron menurut Bohr merupakan pengisian elektron yang dimulai dari tingkat energi (kulit) yang paling rendah yaitu kulit K (kulit pertama, n = 1). Kemudian jika kulit pertama (kulit K) sudah terisi penuh, elektron kemudian mengisi kulit tingkat berikutnya yaitu kulit L (kulit ke dua, n = 2), kulit M (kulit ke tiga, n = 3), kulit N (kulit keempat, n = 4), dan seterusnya.
Menurut Bohr jumlah elektron maksimal yang ditempati setiap kulit elektron dapat dihitung menggunakan rumus : 2.n²
Kulit K (n =1) maksimal menampung 2. 1² = 2
Kulit L (n =2) maksimal menampung 2. 2² = 8
Kulit M (n =3)maksimal menampung 2. 2³ = 16, dan seterusnya
Selain jumlah elektron maksimal yang dapat menempati pada suatu kulit, terdapat pula aturan bahwa jumlah elektron pada kulit terluar berjumlah maksimal 8 elektron.
Untuk menuliskan konfigurasi elektron suatu atom, kalian perlu mengetahui jumlah elektron suatu atom yang ditunjukkan melalui nomor atom. Berikut beberapa contoh serta penjelasannya.
Nitrogen (N) dengan nomor atom 7 berarti jumlah elektron = 7, maka jumlah elektron pada:
Kulit ke-1 = 2 (jumlah maksimal pada kulit ke-1)
Kulit ke-2 = 5 (jumlah elektron tersisa)
Maka konfigurasi elektronnya adalah : 2 5
Belerang (S) dengan nomor atom 12 berarti jumlah elektron = 12, maka jumlah
elektron pada:
Kulit ke-1 = 2 (jumlah maksimal pada kulit ke-1)
Kulit ke-2 = 8 (jumlah maksimal pada kulit ke-2)
Kulit ke-3 = 2 (jumlah elektron tersisa)
Maka konfigurasi elektronnya adalah : 2 8 2
Kalsium (Ca) dengan nomor atom 20 berarti jumlah elektron = 20, maka jumlah
elektron pada:
Kulit ke-1 = 2 (jumlah maksimal pada kulit ke-1)
Kulit ke-2 = 8 (jumlah maksimal pada kulit ke-2)
Kulit ke-3 = 8 (bukan 10 meskipun jumlah maksimal pada kulit ke-3 = 18 karena kulit terluar tidak boleh melebihi 8 elektron)
Kulit ke-4 = 2 (jumlah elektron tersisa, 20 – 18 = 2)
Maka konfigurasi elektronnya adalah : 2 8 8 2
Timah (Sn) dengan nomor atom 50 berarti jumlah elektron = 50, maka jumlah elektron pada:
Kulit ke-1 = 2 (jumlah maksimal pada kulit ke-1)
Kulit ke-2 = 8 (jumlah maksimal pada kulit ke-2)
Kulit ke-3 = 18 (jumlah maksimal pada kulit ke-3)
Kulit ke-4 = 18 (bukan 22 meskipun jumlah maksimal pada kulit ke-4 = 32 karena kulit terluar tidak boleh melebihi 8 elektron)
Kulit ke-5 = 4 (jumlah elektron tersisa, 50 – 46)
Maka konfigurasi elektronnya adalah : 2 8 18 18 4
Dari konfigurasi elektron pula, dapat diketahui golongan dan periode dari suatu atom.
Golongan ditunjukkan oleh jumlah elektron terluar (elektron valensi) sedangkan periode ditunjukkan oleh nomor kulit terbesar yang terisi elektron (kulit terluar).
2. Konfigurasi Elektron Menurut Model Atom Mekanika Kuantum
Menurut model atom mekanika kuantum, elektron–elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti pada tingkat–tingkat energi tertentu (kulit atom). Pada setiap kulit atom terdiri atas subkulit yang merupakan kumpulan orbital (tempat kebolehjadian ditemukan adanya elektron).
a. Bentuk Orbital
Berikut adalah bentuk-bentuk orbital:
1) Orbital s
Orbital s berbentuk seperti bola di sekitar inti atom. Ketika tingkat energi
elektron meningkat, maka bentuk orbitalnya semakin besar.
2) Orbital p
Orbital p berbentuk seperti bola terpilin dan menunjuk ke sumbu-sumbu ruang tertentu. Orbital yang berada pada sumbu X maka disebut Px, orbital yang berada pada sumbu Y maka disebut Py, orbital yang berada pada sumbu Z maka disebut Pz.
3) Orbital d
Orbital d berbentuk seperti bola terpilin. Ada 5 orbital subkulit d, yaitu dx-y, dyz, dx-z, dx2-y2, dz2. Tiga orbital d terletak diantara sumbu ruang dan 2 orbital d terletak pada sumbu ruang. Orbital dx-y berada diantara sumbu X dan Y, orbital dy-z berada diantara sumbu Y dan Z, orbital dx-z berada diantara sumbu X dan Z, orbital dx2-y2 berada pada sumbu X dan Y, orbital dz2 berada pada sumbu X dimana ada lingkaran di tengah-tengahnya.
4) Orbital f
Subkulit f memiliki 7 orbital yang memiliki tingkat energi yang setara. Bentuk orbitalnya lebih rumit dan sangat kompleks.
b. Diagram Orbital
Diagram orbital digunakan untuk memudahkan penentuan nilai bilangan
kuantum, yaitu bilangan kuantum magnetik dan bilangan kuantum spin. Diagram orbital akan dilambangkan dengan dengan kotak. Subkulit s = 1 kotak, subkulit p = 3 kotak, subkulit d = 5 kotak dan subkulit f = 7 kotak.
c. Penulisan konfigurasi Elektron
Penulisan konfigurasi elektron menurut model mekanika kuantum menggunakan diagram orbital dan perlu mengikuti aturan penentuan konfigurasi elektron berdasarkan orbital yang meliputi asas Aufbau, Larangan Pauli, dan Kaidah Hund.
Kedudukan elektron terluar dari suatu atom bisa ditentukan dengan melihat bilangan kuantumnya.
1) Asas Aufbau
Pengisian elektron dimulai dari subkulit yang memiliki tingkat energi paling rendah dilanjutkan pada subkulit yang lebih tinggi tingkat energinya. Dalam setiap sub kulit mempunyai batasan elektron yang dapat diisikan yakni:
Subkulit s memiliki 1 orbital maksimal berisi 2 elektron
Subkulit p memiliki 3 orbital maksimal berisi 6 elektron
Subkulit d memiliki 5 orbital maksimal berisi 10 elektron
Subkulit f memiliki 7 orbital maksimal berisi 14 elektron
Urutan penulisan konfigurasi adalah sebagai berikut :
Anak panah menunjukkan urutan pengisian elektron pada model mekanika kuantum. Pengisian pertama diawali oleh 1 s2 dan urutan paling akhir oleh 7 s
2. Urutan pengisian elektron pada konfigurasi elektron mekanika kuantum lebih lengkapnya adalah 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6 , 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2 dan seterusnya. Jika kesulitan menghafal urutan ini, kalian sebenarnya tidak perlu menghafalkan urutan pengisian elektron ini. Kalian cukup lihat dari model pengisian elektron yang diberikan pada gambar di atas
Contoh :
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. Oleh karena dapat terjadi kemungkinan 2 elektron akan memiliki 3 bilangan kuantum n, l, dan m sama, tetapi untuk bilangan kuantum s pasti berbeda.
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.
4) Aturan Setengah Penuh
Sifat ini berhubungan erat dengan hibridisasi elektron. Aturan ini menyatakan bahwa : “suatu elektron mempunyai 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. Untuk lebih memahamkan teori ini perhatikan juga contoh di bawah ini :
d. Bilangan Kuantum
Dalam konfigurasi elektron model mekanika kuantum dikenal empat bilangan kuantum. Bilangan kuantum tersebut yang menjelaskan letak elektron–elektron suatu atom. Keempat bilangan kuantum tersebut adalah bilangan kuantum utama (n), azimuth (l), magnetik (m), dan spin (s).
1) Bilangan Kuantum Utama (n)
Menyatakan tingkat energi utama dengan nilai n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7.
n = 1 menyatakakan kulit pertama (K)
n = 2 menyatakakan kulit pertama (L)
n = 3 menyatakakan kulit pertama (M) dan seterusnya
2) Bilangan kuantum Azimuth (l)
Menyatakan bentuk orbital tempat elektron berada pada subkulit. Nilai
bilangan azimut dimulai dari l = 0, 1, 2, 3, dan seterusnya.
Nilai l = 0 menyatakan subkulit s
Nilai l = 1 menyatakan subkulit p
Nilai l = 2 menyatakan subkulit d
Nilai l = 3 menyatakan subkulit f
3) Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Menyatakan letak elektron pada suatu orbital. Nilai bilangan kuantum m adalah
– l, 0, +l
Untuk l = 0, subkulit s, m = 0 (terdapat 1 orbital)
Untuk l = 1, subkulit p, m = – 1, 0, + 1 (terdapat 3 orbital)
Untuk l = 2, subkulit d, m = –2, – 1, 0, + 1, +2 (terdapat 5 orbital)
Untuk l = 3, subkulit f, m = –3, –2, – 1, 0, + 1, +2, + 3 (terdapat 7 orbital)
4) Bilangan Kuantum Spin (s)
menyatakan arah perputaran elektron. Nilai bilangan kuantum s adalah – ½ dan + ½ .
s = + ½ menyatakan arah putaran searah jarum jam dan digambarkan dengan tanda panah ke atas.
s = – ½ menyatakan arah putaran berlawanan arah jarum jam digambarkan dengan tanda panah ke arah bawah.
Contoh bilangan kuantum untuk elektron terakhir pada:
e. Konfigurasi Elektron Gas Mulia
Gas mulia adalah unsur-unsur yang memiliki kestabilan yang sangat tinggi dan dalam sistem periodik terdapat pada golongan VIIIA.
Gas mulia terdiri dari He (Helium), Ne (Neon), Ar (Argon), Kr (Kripton), Xe (Xenon), Rn (Radon).
Sebagian unsur ini ditemukan di alam sebagai unsur monoatomik. Hal penting yang menyebabkan gas mulia memiliki kesatabilan yang sangat tinggi adalah konfigurasi elektronnya.
Berikut ini adalah konfigurasi elektron dari unsur gas mulia:
C. Rangkuman
1. Konfigurasi elektron merupakan susunan penyebaran elektron-elektron pada sebuah atomatau molekul yang menunjukan kuantitas elektron pada setiap sublevel. Setiap elektron dapat berpindah dalam sebuah orbital. Konfigurasi elektron berfungsi untuk menjelaskan konsepikatan kimia, sifat laser, semikonduktor dan membantu memahami struktur pada tabel periodik. Hal yang mendasari konfigurasi elektron adalah model atom Bohr dan model atom Mekanika Kuantum yang digunakan untuk menjabarkan kulit dan subkulit.
2. Notasi yang digunakan para ahli fisika dan kimia untuk mengetahui konfigurasi standar atom dan molekul pada urutan orbital atom yaitu tingkat energi pertama dinotasikan dengan 1s, yang kedua 2s, ketiga 2p, keempat 3s, kelima 3p, dan seterusnya seperti urutan berikut ini :
3. Bilangan kuantum adalah bilangan yang memiliki makna khusus dalam menjelaskan keadaan sistem kuantum. Bilangan-bilangan kuantum dapat memberikan deskripsi keadaan elektron dalam atom. Mekanika Kuantum menemukan daerah kebolehjadian ditemukannya elektron yang dinamakan dengan orbital. Ada empat bilangan kuantum, yaitu utama (n), azimuth (atau momentum angular) (l), dan magnetik (ml).
Ketiga bilangan kuantum tersebut dapat mendeskripsikan tingkat energi orbital dan juga ukuran, bentuk, dan orientasi dari distribusi probabilitas radial orbital atom.
Bilangan yang keempat, yakni bilangan kuantum spin (ms), yang memberikan informasi spin suatu elektron dalam sebuah orbital.
4. Konfigurasi elektron gas mulia biasa digunakan untuk menyingkat penulisan konfigurasi elektron unsur yang lain.
D. Penugasan Mandiri
Lengkapi tabel dibawah ini untuk memperdalam pemahaman kalian tentang Konfigurasi Elektron!
E. Latihan Soal
Untuk soal no 1 – 2
Tiga unsur memiliki notasi sebagai berikut :
1. Konfigurasi elektron dari unsur P adalah… (nomor atom Ne = 10, Ar = 18)
A. [Ne] 3s¹
B. [Ne] 4s¹
C. [Ar] 3s¹
D. [Ar] 4s¹
E. [Ar] 4s² 3d¹
2. Konfigurasi elektron dari unsur Q jika membentuk ion ditunjukkan pada gambar…
3. Harga keempat bilangan kuantum elektron terakhir dari atom 16S adalah…
A. n = 2, l = 0, m = 0, s = -½
B. n = 3, l = 1, m = -1, s = -½
C. n = 3, l = 1, m = 0, s = -½
D. n = 3, l = 1, m = 0, s = +½
E. n = 3, l = 1, m = +1, s = +½
4. Nomor atom unsur X sama dengan 27. Jumlah elektron tidak berpasangan dalam ion X²⁺ adalah…
A. 1
B. 2
C. 3
D. 5
E. 7
5. Pernyataan yang benar tentang jumlah orbital dalam subkulit adalah ....
A. Jumlah orbital subkulit s = 2
B. Jumlah orbital subkulit d = 5
C. Jumlah orbital subkulit f = 8
D. Jumlah orbital subkulit g = 10
E. Jumlah orbital subkulit h = 14
6. Urutan penempatan elektro dari tingkat energi terendah yang benar adalah ....
A. 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d
B. 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 4d
C. 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s
D. 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 5s
E. 1s 2s 2p 3s 3p 4s 4d 4p 5s
7. Pernyatan bahwa elektron akan menempati subkulit yang energinya paling rendah kemudian bertahap ke tingkat energi yang lebih tinggi, merupakan prinsip dari kaidah ....
A. Aufbau
B. Heisenberg
C. Max Planck
D. Schrodinger
E. Wolfgang Pauli
8. Diketahui unsur X dengan nomor atom 24, jumlah elektron maksimum pada orbital d adalah .....
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
E. 7
9. Jumlah elektron maksimum yang terdapat dalam kulit N adalah ....
A. 8
B. 16
C. 32
D. 36
E. 42
10. Diketahui nomor atom Fe = 26, konfigurasi elektron ion Fe³⁺ adalah ....
A. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
B. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵
C. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d³
D. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁴
E. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶
KIRIMKAN JAWABAN ANDA KEPADA GURU MELALUI WHATSAPP !
