Lengkapilah tabel berikut no kulit nomor kulit jumlah elektron maksimum

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.

(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

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

Elektron valensi adalah elektron dalam atom yang berperan dalam pembentukan ikatan kimia. Pada unsur-unsur golongan utama (IA, IIA, IIIA, hingga VIIIA), elektron valensi adalah elektron yang berada pada kulit elektron terluar.

Oleh karena itu, kulit elektron terluar sering disebut sebagai kulit valensi. Namun, perlu diperhatikan bahwa tidak semua elektron valensi hanya berada pada kulit terluar. Elektron valensi unsur-unsur golongan transisi dapat berada pada kulit elektron yang lebih dalam dari kulit terluar.

Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Kesetimbangan Kimia
Gas Mulia

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron merupakan susunan persebaran (distribusi) elektron-elektron dalam atom. Elektron hanya dapat berada pada lintasan peredaran elektron tertentu dalam atom, bergantung pada level energinya. Lintasan peredaran elektron ini disebut juga sebagai kulit elektron. Kulit elektron 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.

Setiap kulit elektron hanya dapat terisi sejumlah tertentu elektron. Jumlah maksimum elektron yang dapat terisi pada kulit elektron ke-n adalah 2n2, di mana n adalah nomor kulit atau bilangan kuantum utama.

• Kulit K (n = 1) maksimum terisi 2 × 12 = 2 elektron.
• Kulit L (n = 2) maksimum terisi 2 × 22 = 8 elektron.
• Kulit M (n = 3) maksimum terisi 2 × 32 = 18 elektron.
• Kulit N (n = 4) maksimum terisi 2 × 42 = 32 elektron.
• Kulit O (n = 5) maksimum terisi 2 × 52 = 50 elektron.

Elektron-elektron akan mengisi kulit-kulit elektron pada atom dimulai dari kulit pertama yang terdekat dengan inti, yakni kulit K yang merupakan level energi yang terendah. Jika kulit K telah terisi penuh dengan 2 elektron, selanjutnya elektron akan mengisi kulit L. Lalu jika kulit L telah terisi penuh dengan 8 elektron, selanjutnya elektron akan mengisi kulit M, N, dan seterusnya secara bertahap. Namun, jumlah maksimum elektron pada kulit terluar (kulit valensi) dari suatu atom adalah 8.

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 utama, penentuan konfigurasi elektron berdasarkan nomor atom atau jumlah elektronnya dapat mengikuti aturan sebagai berikut.

• elektron-elektron akan mengisi penuh sebanyak mungkin kulit elektron;
• bila masih ada elektron yang tersisa (tidak dapat mengisi kulit elektron hingga batas maksimum kulit), terdapat ketentuan:
• jika jumlah elektron tersisa > 32, kulit selanjutnya akan diisi oleh 32 elektron;
• jika jumlah elektron tersisa < 32, kulit selanjutnya akan diisi oleh 18 elektron;
• jika jumlah elektron tersisa < 18, kulit selanjutnya akan diisi oleh 8 elektron;
• jika jumlah elektron tersisa ≤ 8, kulit selanjutnya akan diisi oleh semua sisa elektron yang ada.

Berikut tabel yang menunjukkan konfigurasi elektron dari beberapa unsur berdasarkan kulit elektron.

Pada tabel tersebut terlihat konfigurasi elektron atom unsur-unsur transisi seperti Sc, Ti, Cr, Cu, dan Zn. Bila diperhatikan, konfigurasi elektron untuk unsur Sc, Ti, dan Cr tidak mengikuti aturan konfigurasi berdasarkan kulit elektron seperti yang telah dijelaskan di atas. Hal ini dikarenakan penentuan konfigurasi elektron atom unsur golongan transisi hanya dapat didasarkan pada orbital atom. Jadi, untuk atom unsur golongan transisi, aturan penentuan konfigurasi elektronnya lebih kompleks.

Penentuan konfigurasi elektron berdasarkan orbital atom akan dibahas dalam bab “Bilangan Kuantum”. Setiap orbital dalam atom akan ditandai dengan satu set nilai bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuantum magnetik (ml) yang khusus. Lalu, setiap orbital maksimum terisi 2 elektron, yang masing-masing memiliki bilangan kuantum spin (ms) tersendiri. Keempat bilangan kuantum tersebut digunakan untuk mendeskripsikan energi elektron, sebagaimana seperti “alamat” elektron dalam sebuah atom untuk menemukan probabilitas keberadaan elektron dalam atom tersebut.

Elektron Valensi dan Sistem Periodik Unsur

Sifat-sifat dari suatu unsur sangat bergantung pada konfigurasi elektronnya, terutama pada jumlah elektron valensinya. Unsur-unsur dengan jumlah elektron valensi yang sama umumnya memiliki kemiripan sifat. Oleh karena sistem periodik unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat, terdapat hubungan antara konfigurasi elektron atom unsur dan letak unsur dalam sistem periodik, di mana:

• nomor periode sama dengan jumlah kulit elektron
• nomor golongan sama dengan jumlah elektron valensi (kecuali unsur He pada golongan VIIIA dan unsur-unsur golongan transisi)

Contoh Soal Elektron Valensi dan Pembahasan

Tentukan konfigurasi elektron dari atom dan ion unsur-unsur berikut.

a. Ca (Z = 20)
b. Cs (Z = 55)

Jawab:

a. Ca (Z = 20) menunjukkan bahwa atom Ca memiliki 20 proton dan 20 elektron.

20 elektron atom Ca akan mengisi penuh kulit K (2 e−) dan kulit L (8 e−) sehingga tersisa 20 − (2 + 8) = 10 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa < 18, maka kulit selanjutnya, yakni kulit M, akan diisi oleh 8 e−. Dengan demikian, tersisa 20 − (2 + 8 + 8) = 2 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa ≤ 8, maka kulit selanjutnya, yakni kulit N, akan diisi oleh semua elektron yang masih tersisa, yaitu sejumlah 2 elektron.

Jadi, konfigurasi elektron atom Ca adalah 20Ca :  2   8   8   2

b. Cs (Z = 55) menunjukkan bahwa atom Cs memiliki 55 proton dan 55 elektron.

55 elektron atom Cs akan mengisi penuh kulit K (2 e−), kulit L (8 e−), dan kulit M (18 e−) sehingga tersisa 55 − (2 + 8 + 18) = 27 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa < 32, maka kulit selanjutnya, yakni kulit N, akan diisi oleh 18 e−. Dengan demikian, tersisa 20 − (2 + 8 + 18 + 18) = 9 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa < 18, maka kulit selanjutnya, yakni kulit O, akan diisi oleh 8 e−. Dengan demikian, tersisa 20 − (2 + 8 + 18 + 18 + 8) = 1 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa ≤ 8, maka kulit selanjutnya, yakni kulit P, akan diisi oleh semua elektron yang masih tersisa, yaitu sejumlah 1 elektron.

Jadi, konfigurasi elektron atom Cs adalah 55Cs :  2   8   18   18   8   1

Elektron Valensi – Referensi

Earl, Bryan & Wilford, Doug. 2014. Cambridge IGCSE® Chemistry (3rd edition). London: Hodder Education
Purba, Michael. 2006. Kimia 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta: Erlangga
Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry: Structure and Dynamics (5th edition). New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.
Stacy, Angelica M. 2015. Living by Chemistry (2nd edition). New York: W.H. Freeman and Company

Artikel: Elektron Valensi Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.

Alumni Kimia FMIPA UI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

1. Ikatan Hidrogen
2. Sifat Koligatif Larutan
3. Struktur Atom