Konfigurasi Elektron: Pengertian, Jenis dan Aturan Penulisan

Hai Quipperian, tahukah Anda bahwa elektron dalam atom membentuk konfigurasi, Kamu tahu? Mungkin Anda mengenalnya sebagai konfigurasi elektron. Lalu, apa yang dimaksud dengan konfigurasi elektron? Konfigurasi elektron adalah susunan elektron dalam atom yang mengikuti aturan tertentu.

Pada artikel kali ini Quipper Blog akan mengajak Quipperian untuk belajar tentang konfigurasi elektron beserta jenisnya dan aturan penulisannya. Yuk, lihat selengkapnya!

Memahami Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron adalah susunan elektron dalam suatu atom. Faktanya, elektron adalah partikel bermuatan negatif yang berputar di sekitar inti atom. Gambaran mudahnya, inti atom dianalogikan dengan matahari. Nah, elektron itu dianalogikan dengan planet-planet yang berputar mengelilingi matahari.

Jenis Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron terbagi menjadi dua jenis, yaitu sebagai berikut.

Konfigurasi elektron kulit (Bohr)

Konfigurasi elektron kulit ditemukan oleh Niels Bohr. Oleh karena itu, konfigurasi ini disebut juga dengan konfigurasi elektron Bohr. Menurut Bohr, elektron akan berputar mengelilingi inti dalam lintasan tertentu dengan tingkat energi yang berbeda-beda, bergantung pada posisi lintasan tersebut. Sejak saat itu, lintasan ini dikenal sebagai cangkang atom. Menurut teori ini elektron harus diisi dari tingkat energi yang paling rendah yaitu kulit K (N = 1) dan dilanjutkan dengan shell L (N = 2), M (N = 3), N (N = 4), dan seterusnya. Jumlah elektron yang mengisi setiap kulit mengikuti rumus 2N². Karena itu:
Kulit K = 2N² = 2 (1)² = 2 elektron maks
Kulit L = 2N² = 2 (2)² = 8 elektron maks
Kulit K = 2N² = 2 (3)² = 18 elektron maks
Kulit K = 2N² = 2 (4)² = 32 elektron maks

Untuk memahami lebih baik, perhatikan contoh konfigurasi elektron ₂₀Ca berikut

Unsur Ca memiliki nomor atom 20. Karena atom Ca tidak bermuatan, jumlah atom total = jumlah elektron = 20. Jadi, konfigurasinya adalah ₂₀Ca = 2, 8, 8, 2. Gambar konfigurasi elektron kulit adalah sebagai berikut.

Dari tabel di atas, apakah Anda lebih memahami cara mengkonfigurasi elektron menurut Bohr?

Konfigurasi elektron subkulit (kuantum)

Konfigurasi elektron subkulit lebih kompleks daripada konfigurasi elektron kulit. Konfigurasi ini menekankan kemungkinan menemukan elektron pada tingkat subkulit atom. Pada tingkat subkulit, terdapat orbital, yang merupakan tempat yang mungkin ditempati elektron. Orbital dibagi menjadi empat, yaitu orbital s, p, d, dan f. Konfigurasi subkulit ini melibatkan empat bilangan kuantum, yaitu sebagai berikut.

1. Bilangan kuantum utama (N)
   Bilangan kuantum utama adalah deskripsi lintasan elektron atau menunjukkan tingkat energi elektron (kulit). Bilangan kuantum utama dimulai dari N = 1 (K kulit), N = 2 (cangkang L), N = 3 (M kulit), N = 4 (N kulit), dan seterusnya.

2. Bilangan kuantum azimuth (l)
   Bilangan kuantum azimuth adalah bilangan yang menunjukkan jenis orbital dalam subkulit. Bilangan kuantum azimuth dimulai dari l = 0 (subkulit s), l = 1 (subkulit p), l = 2 (subkulit d), dan l = 3 (subkulit f).

3. Bilangan kuantum magnetik (M)
   Bilangan kuantum magnetik adalah bilangan kuantum yang menggambarkan posisi orbital dalam subkulit. 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

4. Putar bilangan kuantum (S)
   Adalah angka yang mewakili posisi elektron dalam orbital. Jika posisi elektron menghadap ke atas (searah jarum jam), maka dinyatakan sebagai S = +12. Jika posisinya menghadap ke bawah (berlawanan arah jarum jam), maka dinyatakan sebagai S = -12.
   Gambaran keempat bilangan kuantum tersebut dinyatakan dalam diagram orbital sebagai berikut.
   Orbital s = → berisi maksimal 2 elektron
   Orbital p = → dapat menampung maksimal 6 elektron
   Orbital d = → dapat menampung hingga 10 elektron
   Orbital f = → dapat menampung hingga 14 elektron

   Untuk lebih jelasnya lihat contoh berikut.
   Tentukan konfigurasi elektron kuantum untuk 3p³!
   Diskusi:

   3p³ dapat diuraikan menjadi bilangan kuantum sebagai berikut.

   • N = 3
   • l = 1
   • M = +1
   • S = +12

Aturan Penulisan Konfigurasi Elektron

Penulisan konfigurasi elektron mengacu pada 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 diisi, yaitu seperti pada pembahasan sebelumnya. Aturan konfigurasi aufbau adalah sebagai berikut.

Gambar di atas menunjukkan bahwa pengisian daya dimulai dari 1 detik²lanjutan 2s²2p⁶3 detik², dll. Orbital s memiliki daya maksimum 2 karena mengacu pada batas maksimum elektronnya, orbital p memiliki daya maksimum 6 karena mengacu pada batas maksimum elektronnya, dan seterusnya. Perhatikan contoh berikut.

Tentukan konfigurasi elektron 17Cl!

Diskusi:

₁₇Cl = 1s² 2 detik² 2p⁶ 3 detik² 3p⁵

Pauli Ban

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 yang sama. Jika dua elektron berada dalam orbital yang sama, putarannya pasti berbeda. Lihatlah contohnya:

Aturan Hund

Seorang ilmuwan dari Jerman, yaitu Friedrich Hund, menyatakan bahwa pengisian elektron pada orbital dengan tingkat energi yang sama harus terdistribusi secara merata, dimulai dari elektron yang tidak berpasangan. Setelah semua orbital terisi penuh dengan elektron yang tidak berpasangan, kemudian diisi dengan elektron lain dengan arah spin yang berbeda, sehingga membentuk pasangan elektron. Perhatikan contoh berikut.

Aturan setengah penuh

Aturan ini terkait dengan stabilitas elemen. Pada beberapa unsur, elektron cenderung mengalami perpindahan orbit agar lebih stabil. Situasi ini mungkin terjadi pada orbital d. Contohnya terjadi pada unsur ₂₄cr berikut

₂₄Kr = 1 dtk² 2 detik² 2p⁶ 3 detik² 3p⁶ 4 detik² 3d⁴

Jika dikonfigurasi seperti contoh di atas, element ₂₄Cr kurang stabil. Unsur akan stabil jika orbital d terisi setengahnya, yaitu 5 (orbital d akan terisi penuh dengan maksimal 10 elektron). Dengan demikian, konfigurasinya mengikuti aturan setengah penuh sebagai berikut.

₂₄Kr = 1 dtk² 2 detik² 2p⁶ 3 detik² 3p⁶ 4 detik¹ 3d⁵

Nah, ternyata salah satu elektron di orbital s akan berpindah ke orbital d untuk membuat unsur tersebut lebih stabil.

Konfigurasi elektron Gas Mulia

Gas mulia merupakan gas golongan IIA yang cukup stabil sehingga sulit bereaksi dengan unsur lain. Golongan gas mulia terdiri dari He (helium), Ne (neon), Ar (argon), Kr (krypton), Xe (xenon), dan Rn (radon). Konfigurasi gas mulia adalah sebagai berikut.

• ₂Dia = 1s²
• ₁₀Ne = 1s² 2 detik² 2p⁶ = [He] 2 detik² 2p⁶
• ₁₈Ar = 1s² 2 detik² 2p⁶ 3 detik² 3p⁶ = [Ne] 3 detik² 3p⁶
• ₃₆Kr = 1 dtk² 2 detik² 2p⁶ 3 detik² 3p⁶ 4 detik² 3d¹⁰ 4p⁶ = [Ar] 4 detik² 3d¹⁰ 4p⁶
• ₅₄Xe = 1s² 2 detik² 2p⁶ 3 detik² 3p⁶ 4 detik² 3d¹⁰ 4p⁶ 5 detik² 4d¹⁰ 5p⁶ = [Kr] 5 detik² 4d¹⁰ 5p⁶
• ₈₆Rn = 1s² 2 detik² 2p⁶ 3 detik² 3p⁶ 4 detik² 3d¹⁰ 4p⁶ 5 detik² 4d¹⁰ 5p⁶ 6 detik² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ = [Xe] 6 detik² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶

Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk melihat video pembahasannya, buruan gabung dengan Quipper Video. Salam Quippers!