Konfigurasi Elektron dan Cara Menuliskannya
Oleh: Yunus Adiantor
Konfigrurasi
elektron sebuah atom adalah gambaran dari tata letak elektron yang
terdistribusi di orbital sebuah atom. Umumnya, konfigurasi elektron digunakan
untuk mendeskripsikan orbital atom dalam keadaan normal. Namun demikian konfigurasi
elektron juga bisa digunakan untuk atom yang terionisasi menjadi kation dan anionnya.
Asal sobat tahu sifat fisik dan kimia sebuah unsur sangat erat kaitannya dengan
konfigruasi unik elektronnya. Konfigurasi elektron menentukan bagaimana dan
berapa elektron valensi dari sebuah atom. Elektron valensi inilah yang berperan
besar membentuk sifat unik dari setiap unsur.
Sebelum
kita menentukan konfigurasi elektron dalam orbital-orbitalnya yuk kita refresh
sebentar tentang konsep-konsep dasar yang diperlukan dalam konfigurasi
elektron. Sobat ingat kembali bahwa setiap unsur dalam tabel
unsur periodik terdiri dari atom yang tersusun dari 3 komponen,
proton, elektron, dan neutron. Elektron adalah muatan negatif yang ditemukan
mengelilingi inti atom. Elektron mengelilingi inti atom menurut orbitalnya.
Apa
itu Orbital Elektron?
Orbital
atom adalah sebuah fungsi yang menggambarkan perilaku dari elektron. Orbital
juga sering disebut sebagai volume ruang atau ruang tiga dimensi dimana 95%
kemungkinan elektron ditemukan di ruang tiga dimensi tersebut (probabilitas
95%). Ada 4 jenis orbital yaitu orbital s, P, d, dan f. Masing-masing orbital memiliki bentuk dan jumlah
maksimum elektron yang berbeda-beda. Selengkapnya bisa di baca di Apa itu
Orbital Elektron?.
Konfigurasi elektron dari setiap
unsur bersifat unik dan ini tercerminkan dalam letak unsur tersebut dalam tabel
periodik unsur. Tingkat energi (orbital) dari setiap elektron tergantung
letak periode dan jumlah elektron dalam atom unsur tersebut. Orbital yang sama
tapi bisa memiliki tingka energi yang berbeda. Misalnya orbital 1s dan 2s
keduanya secara karakteristik (bentuk, sifat, dll) sama yaitu orbital s tapi
mereka berada pada tingkat energi yang berbeda, mereka menempati raung volume
yang berbeda. Setiap jenis orbital bisa mewakili blok-blok unsur dalam tabel
periodik unsur.
§
Blok s adalah blok yang beranggotakan
logam alkali termasuk helium (golongan 1 dan 2).
§
Blok d adalah bok logam transisi
(golongan 3 sampai dengan golongan 12)
§
Blok p adalah blok unsur dari
golongan (13 s.d. 18)
§
Blok f adalah kelompok lanthanida dan
aktinida.
Jadi sobat bisa sangat terbantu untuk
mengetahui konfigurasi elektron jika melihat tabel periodik unsur. Akan tetapi
selian dengan menggunakan SPU ada aturan-aturan khusus yang bisa sobat pakai
untuk menentukan konfigruasi elektron berikut orbitalnya.
Aturan
Pengisian Orbital Elektron
Kedudukan
Elektron
hal pertama yang harus sobat ingat
bahwa elektron mengisi orbital mulai dari tingkat energi yang paling rendah
yaitu yang paling dekat dengan inti atom berlanjut ketingkat energi yang lebih
tinggi menjauhi inti atom. Urutan pengisian penuh orbital sebagai berikut
1s, 2s, 2 p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4 p, 5s,
4d, 5p, 6s, 4f, 5 d, 6 p, 7s, 5f, 6 d, dan 7 p
Untuk lebih mudah mengingat pola
orbital elektron tersebut sobat bisa menggunakan garis miring berikut untukk
menentukan subkulit yang berhubungan satu dengan lainnya.
Aturan
Larangan Pauli
Aturan larangan pauli ini menyatakan
bahwa tidak akan pernah ada dua elektron yang memiliki 4 bilangan kuantum yang
sama. Apa itu bilangan kuantum bisa sobat baca di sini. Mungkin tiga bilangan
kuantum pertama (n,l, dan ml) masih bisa sama tapi bilangan quantumnya tetap
tidak bisa sama semua karena dalam satu kotak orbital tunggal dapat menampung
hingga dua elektron yang berputar saling berlawanan. Satu elektron berputar ke
atas (ms = +1/2) dan elektron lain berputar ke bawah (ms=-1/2). Dengan adanya
larangan pauli ini maka masing-masing subkulit hanya memiliki 2 elektron dalam
tiap orbitalnya.
§
Sub Kulit s memiliki 1 orbital yang bisa
menampung 2 elektron.
§
Sub Kulit p memiliki 3 orbital yang
bisa menampung 6 elektron
§
Sub Kulit d memiliki 5 orbital yang
mampu menampung 10 elektron.
§
Sub Kulit f memiliki 7 orbital yang
mempu menampung 14 elektron.
Contoh
Misalnya pada subkulit 1s, pada
subkulit tersebut maksimal 2 elektron. Kedua elektron tersebut memiliki
bilangan kuantum kuantum utama, kuantum azimuth, dan kuantum magnetik yang sama
yaitu
Kuantum Utama (n) = 1
Kuantum Azimut (l) = 0
Kuantum Magnetik (m) = 0
Akan tetapi untuk bilangan kuantum
spinnya akan berbeda. Satu elektron punya kuantum spin +1/2 dan satunya punya
bilangan kuantum spin -1/2.
Aturan
Hund
Aturan hund didasarkan pada data
valin spektroskopi atom. Atruan ini mengikat bahwa:
Proses pengisian elektron ke dalam
orbital pertama kali akan mengisi semua orbital dengan tingkat energi yang sama
terlebih dahulu sebelum memasangkan dengan elektron lain di orbital yang
setengah penuh.
Jadi tidak boleh mengisi langsung dua
elektron pada satu orbital yang sama.
Contoh
Konfigurasi elektron pada unsur Nitrogen (Z=7) adalah 1s2 2s2 2p3 maka
pengisian elektron pada orbitalnya yang tepat adalah
Aturan
Aufbau (Membangun)
Aufbau adalah kata dalam bahasa
jerman “Aufbauen” yang punya makan membangun. Saat sobat menulis bangunan
konfigurasi elektron, sobat harus membangunnya atom by atom mulai dari tingkat
energi yang paling rendah (dekat dengan inti) ke tingkat energi yang lebih
tinggi (jauh dari inti).
Misalnya kita akanmenuliskan
konfigurasi elektron mulai dari unsur boron ke neon yang sama-sama memiliki
subkulit 2p
1.
B (Z = 5) konfigurasinya 1s2 2s2 2p1
2.
C (Z = 6) konfigurasinya 1s2 2s2 2p2
3.
N (Z = 7) konfigurasinya 1s2 2s2 2p3
4.
O (Z = 8) konfigurasinya 1s2 2s2 2p4
5.
F (Z = 9) konfigurasinya 1s2 2s2 2p5
6.
Ne (Z = 10) konfigurasinya 1s2 2s2 2p6
Pengecualian
Aturan Aufbau
Meskipun aturan aufbau sudah menjelaskan bagaimana proses
membangun konfigrasi elektron secara akurat, namun faktanya ada pengecualian
yang terjadi. Contohnya pada logam transisi dan beberapa unsur logam berat.
Elektron sudah lompat ke orbital yang lebih tinggi padahal orbital di bawahnya
belum penuh. Berikut diantaranya
Unsur
|
Konfigurasi
|
Chromium
|
[Ar] 3d5 4s1
|
Niobium
|
[Kr] 5s1 4d4
|
Molybdenum
|
[Kr] 5s1 4d5
|
Ruthenium
|
[Kr] 5s1 4d7
|
Rhodium
|
[Kr] 5s1 4d8
|
Palladium
|
[Kr] 4d10
|
Perak
|
[Kr] 5s1 4d10
|
Cerium
|
[Xe] 6s2 4f1 5d1
|
Gadolinium
|
[Xe] 6s2 4f7 5d1
|
Platinum
|
[Xe] 6s1 4f14 5d9
|
Emas
|
[Xe] 6s1 4f14 5d10
|
Aktinium
|
[Rn] 7s2 6d1
|
Thorium
|
[Rn] 7s2 6d2
|
Protactium
|
[Rn] 7s2 5f2 6d1
|
Uranium
|
[Rn] 7s2 5f3 6d1
|
Neptunium
|
[Rn] 7s2 5f4 6d1
|
Curium
|
[Rn] 7s2 5f2 6d1
|
Lawrencium
|
[Rn] 7s2 5f14 7p1
|
Yuk sobat kita lanjut ke bagaimana
cara menulis konfigurasi elektron dari sebuah atom
Cara
Menuliskan Konfigurasi Elektron
Saat menulis konfigurasi elektron hal
yang pertama kali sobat tulis adalah tingkat energi kemudian subkulit dan
terakhir jumlah elektron yang mengisinya (ditulis subscript). Ada tiga metode
utama yang dapat sobat pakai untuk menuliskan konfigurasi elektron yaitu
1.
Cara Orbital Diagram
2.
Notasi spdf
3.
Notasi Gas Mulia
1.
Diagram Orbital
Diagram orbital adalah cara visual
untuk merekonstruksi konfigurasi dengan menunjukkan masing-masing orbital
secara terpisah berikut putaran elektronnya. Cara ini dilakukan dengan terlebih
dahulu menentukan subkulit (s, p, d, atau f) kemudian baru menuliskan elektron
sesuai aturan-aturan yang disebutkan di atas.
Contoh
Coba sobat tuliskan konfigurasi elektron dari alumunium?
Jika melihat ke tabel periodik unus
alumunium berada di periode 3 dengan nomor atom 13. Ia berada di blok p. Jadi
konfigurasi elektronnya subkulit terakhirnya pasti 3p. Alumunium akan mengsisi
penuh orbital 1s, 2s, 2p, dan 3s sebanya 12 elektron (2+2+6+2). Jadi sisa
1 elektron akan mengisi sub kulit 3p.
2.
Cara Notasi SPDF
Cara
berikutnya untuk menuliskan konfigurasi elektron adalah menggunakan notasi
spdf. Notasi spdf ini adalah cara yang paling umum dan paling sering kita
gunakan. Meskipun dengan cara ini kita tidak memakai diagram tapi jumlah
elektron untuk setiap tingka energi dituliskan dalam angka subscript yang mengikuti tingkat energinya.
Misalkan ada notasi spdf 1s2 ini
menunjukkan pada tingat energi 1s terisi penuh (2 elektron) dan merujuk pada
konfigurai atom helium.
Contoh
Tuliskan konfigurasi unsur Seng (Z =
30)
Zinc adalah unsur yang berada di blok
d maka konfigurai elektronnya jika dituliskan menggunakan notasi spdf adalaah
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
3.
Notasi Gas Mulia
Gas mulia memiliki
konfigurasi-konfigurasi elektron yang paling stabil dalam artian semua subkulit
mereka akan terus terisi penuh. Dengan demikian ia bisa digunakan sebagai alat
bantu untuk menuliskan konfigurasi elektron dengan notasi yang lebih pendek dan
praktis dibandingkan dengan notasi spdf. Cara menuliskannya adalah menuliskan
lambang unsur gas mulia di dalam kurung siku sebagai pengganti konfigurasi gas
mulia tersebut diikuti dengan konfigurasi sisanya.
Contoh
Pada poin sebelumnya kita sudah
mencari konfigurasi elektron dari unsur Zinc sebagai berikut:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
ternyata eh ternyata
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 adalah
konfigurasi dari unsur Ar
Jadi bisa menuliskan konfigurasi
elektron dengan lebih pendek menjadi
[Ar] 4s2 3d10