Elektron yang terdapat di dalam sebuah atom akan tersusun membentuk suatu konfigurasi. Hal tersebut dinamakan dengan konfigurasi elektron. Mungkin beberapa dari kamu sudah pernah mendengar istilah tersebut, karena materi ini merupakan dasar kimia yang diajarkan di sekolah.
Maka dari itu, mempelajari materi ini sangat penting dilakukan agar bisa lebih mudah untuk memahami pembahasan yang lebih mendalam. Simak penjelasan selengkapnya mengenai materi ini, mulai dari pengertian, jenis dan aturan penulisannya pada artikel berikut.
Pengertian Konfigurasi Elektron
Menurut ilmu kimia, pengertian konfigurasi elektron adalah susunan elektron yang tersebar pada kulit atom atau orbital. Pada intinya, elektron merupakan partikel yang mengelilingi inti atom dan bermuatan negatif.
Lebih jelasnya mengenai penggambaran kondisi elektron di dalam atom yaitu dengan menganalogikannya seperti pusat tata surya dan planet-planet di sekitarnya.
Matahari di sini bagaikan sebuah inti atom, sedangkan planet-planet sebagai elektron. Di dalam tata surya planet-planet mengelilingi matahari sebagai pusatnya, hal ini juga berlaku dengan elektron yang mengelilingi inti atom.
Terdapat dua cara yang bisa dilakukan untuk menentukan nilai konfigurasi dari elektron. Cara pertama yaitu dengan melihat jumlah elektron yang ada pada bagian kulit atom. Cara ini biasanya digunakan untuk unsur atom yang menempati golongan IA hingga VIIIA.
Cara menentukan elektron yang kedua yaitu dengan melihat jumlah elektron yang dimiliki pada bagian subkulit atom. Cara ini dilakukan untuk atom golongan B atau unsur transisi.
Tujuan mempelajari materi konfigurasi yaitu untuk mengetahui golongan maupun periode dari suatu atom. Selain itu, dengan mengetahui konfigurasi pada elektron juga bisa menjadi dasar untuk mengetahui sifat yang dimiliki pada zat kimia.
Golongan suatu atom bisa ditentukan dengan cara melihat jumlah elektron paling luarnya atau elektron valensi. Sedangkan periode atom bisa diketahui dengan cara melihat nomor kulit atom yang nilainya paling besar, atau kulit yang paling luar.
Jenis-Jenis Konfigurasi dari Elektron
Terdapat dua jenis konfigurasi pada elektron, penjelasan untuk masing-masing jenis tersebut yaitu sebagai berikut:
1. Jenis konfigurasi elektron kulit (Bohr)
Seperti dengan namanya, penemu dari konfigurasi dari elektron kulit yaitu seorang ilmuwan kimia dengan nama Niels Bohr. Menurut teori Bohr dijelaskan bahwa elektron bergerak dengan berputar pada lintasan tertentu dan mengelilingi inti pada atom.
Selain itu, tingkat energi elektron juga berbeda-beda, hal ini tergantung pada posisi lintasan tempat elektron berada. Lintasan ini juga disebut sebagai kulit pada atom. Teori Bohr juga menjelaskan mengenai konsep pengisian elektron.
Jadi menurut teori Bohr, pengisian elektron dilakukan dimulai dari kulit yang paling rendah atau mempunyai energi terendah. Pengisian elektron dimulai dari urutan kulit pertama yaitu K, L, M dan seterusnya.
Untuk mengetahui jumlah maksimal elektron yang bisa menempati kulit atom yaitu bisa dengan menggunakan rumus 2n2. Jadi jumlah maksimal elektron yang menempati masing-masing kulit yaitu:
- Di dalam kulit K, jumlah elektron maksimal yang bisa dimuat di dalamnya yaitu sebanyak, 2n2 = 2(12) = 2 elektron
- Di dalam kulit L, jumlah elektron maksimal yang bisa dimuat di dalamnya yaitu sebanyak, 2n2 = 2(22) = 8 elektron
- Di dalam kulit M, jumlah elektron maksimal yang bisa dimuat di dalamnya yaitu sebanyak, 2n2 = 2(32) = 18 elektron
- Di dalam kulit N, jumlah elektron maksimal yang bisa dimuat di dalamnya yaitu sebanyak, 2n2 = 2(42) = 32 elektron, dan seterusnya.
Untuk memahami lebih lanjut mengenai konfigurasi jenis ini, maka bisa simak contoh berikut ini:
Ca adalah unsur yang mempunyai nomor atom 20. Maka dari itu jumlah elektron yang dimilikinya yaitu 20 (jumlah elektron = nomor atom), karena Ca bukan atom yang mempunyai muatan. Dengan demikian, diperoleh konfigurasi unsur 20Ca yaitu 2,8,8,2.
Contoh lainnya yaitu bisa dilihat pada tabel di bawah ini:
| No | Nama Unsur | Konfigurasi Elektron Bohr | |||
| K | L | M | N | ||
| 1 | 3Li | 2 | 1 | ||
| 2 | 7N | 2 | 5 | ||
| 3 | 9F | 2 | 7 | ||
| 4 | 11Na | 2 | 8 | 1 | |
| 5 | 12Mg | 2 | 8 | 2 | |
| 6 | 19K | 2 | 8 | 8 | 1 |
| 7 | 36Kr | 2 | 8 | 18 | 8 |
2. Jenis konfigurasi elektron subkulit
Konfigurasi dari elektron subkulit mempunyai sifat yang lebih rumit, karena lebih menekankan pada kemungkinan yang terjadi pada elektron. Kebolehjadian atau kemungkinan ini terjadi di dalam tingkatan subkulit dalam sebuah atom.
Di dalam tingkatkan subkulit juga memuat orbital, yaitu sebuah tempat memiliki kemungkinan ditempati oleh elektron. Adapun orbital ini terbagi ke dalam empat jenis yaitu ada orbital s, orbital p, orbital d, dan orbital f.
Dalam menentukan konfigurasi ini maka di dalam prosesnya tidak akan lepas dari bilangan kuantum. Penjelasan mengenai bilangan kuantum yaitu sebagai berikut:
a. enis bilangan kuantum utama
Jenis yang pertama yaitu ada bilangan kuantum utama, merupakan bilangan yang menyatakan tingkat energi elektron yang terdapat di dalam atom. Selain itu, bilangan kuantum utama juga bisa menjadi informasi untuk mengetahui kulit suatu atom.
Penulisan bilangan kuantum utama dilambangkan dengan ‘n’. Bilangan ini juga bisa menjadi gambaran lintasan dari suatu elektron. Terdapat beberapa jenis kulit yang terdapat pada bilangan kuantum jenis ini, diantaranya yaitu ada kulit K, kulit L, kulit M, kulit N dan seterusnya.
Nilai yang dihasilkan dari bilangan kuantum utama tidak mungkin nol atau hasilnya dalam bentuk negatif. Selain itu, nilainya harus sama atau bisa juga bernilai lebih dari satu.
Jadi bisa disimpulkan bahwa bilangan kuantum utama bisa dijadikan sebagai penunjuk jarak di antara inti atom dan elektron terjauh. Sehingga, semakin besar nilai n maka ukuran orbital dan energinya maka akan semakin besar juga.
b. Jenis bilangan kuantum azimuth
Selanjutnya yaitu ada bilangan kuantum azimuth, yang menunjukkan mengenai jenis orbital yang terdapat di dalam subkulit. Penulisan bilangan azimuth dilambangkan dengan huruf ‘l’. Nilai dari bilangan ini merupakan petunjuk dari subkulit s, subkulit p, subkulit d, dan subkulit f.
Cara menentukan nilai dari bilangan azimuth yaitu sebagai berikut:
- Pada subkulit s = nilai l adalah 0
- Pada subkulit p = nilai l adalah 1
- Pada subkulit d = nilai l adalah 2
- Pada subkulit f = nilai l adalah 3
c. Jenis bilangan kuantum magnetik
Kemudian yaitu ada bilangan kuantum magnetik, adalah bilangan yang menjadi petunjuk posisi orbital yang terdapat di dalam subkulit. Bilangan ini dilambangkan dengan huruf ‘m’.
d. Jenis bilangan kuantum spin
Terakhir yaitu ada jenis bilangan kuantum spin. Bilangan yang mempengaruhi konfigurasi elektron dalam suatu atom yaitu bilangan spin. Bilangan kuantum ini dilambangkan dengan huruf “s” dan menjadi petunjuk arah serta kedudukan putaran dari sebuah elektron terhadap pusat sumbunya.
Bilangan kuantum spin dinyatakan dengan arah rotasi yaitu dengan menggunakan lambang tanda panah yaitu ke atas atau ke bawah. Elektron di dalam sebuah atom mempunyai dua kemungkinan arah rotasi, yaitu searah dengan jarum jam atau berlawanan dengan arah jarum jam.
Selain itu, bilangan kuantum dinyatakan ke dalam dua nilai yaitu -1/2 atau +1/2. Jika nilai dari bilangan tersebut positif, maka arah rotasinya searah dengan jarum jam. Cara menuliskannya dengan menggunakan simbol berupa anak panah ke atas (↑).
Sedangkan jika nilai bilangan menunjukkan hasil negatif maka bisa diartikan bahwa arah rotasi elektron berlawanan dengan arah jarum jam. Cara menulisnya yaitu dengan menggunakan simbol berupa anak panah ke bawah (↓).
Di dalam diagram orbital, penggambaran dari bilangan kuantum bisa digambarkan ke dalam bentuk sebagai berikut:
- Pada orbital s = Jumlah elektron terbanyak yang bisa dimuat yaitu sebanyak 2.
- Pada orbital p = Jumlah elektron terbanyak yang bisa dimuat yaitu sebanyak 6.
- Pada orbital d = Jumlah elektron terbanyak yang bisa dimuat yaitu sebanyak 10.
- Pada orbital f = Jumlah elektron terbanyak yang bisa dimuat yaitu sebanyak 14.
Aturan Penulisan pada Konfigurasi Elektron
Di dalam penulisan konfigurasi terdapat beberapa aturan yang harus dan diperhatikan, diantaranya yaitu sebagai berikut:
1. Asas Aufbau
Berdasarkan aturan Aufbau, pengisian elektron dilakukan dengan memulainya dari subkulit yang mempunyai tingkat energi paling rendah, menuju subkulit dengan tingkat energi tinggi.
Pada orbital s mempunyai pangkat maksimal berjumlah 2, hal ini karena mengacu pada batas elektron maksimal yang terdapat di dalamnya. Selanjutnya orbital p maka mempunyai pangkat maksimal yaitu 6, dan seterusnya.
2. Kaidah Hund
Selanjutnya yaitu terdapat kaidah Hund, yaitu menyatakan bahwa apabila elektron yang terdapat di dalam orbital tersebar dengan tingkat energi yang sama, maka elektron tersebut tidak akan memiliki pasangan sebelum semua orbital terisi penuh.
3. Larangan Pauli
Aturan terakhir yaitu ada larangan Pauli. Isi dari aturan ini yaitu di dalam sebuah atom maka tidak diperbolehkan memiliki dua elektron yang mempunyai keempat bilangan kuantum, yaitu n, l, m dan s yang nilainya sama.
Apabila terdapat dua elektron yang menempati orbital dengan posisi dan letak yang sama, maka nilai dari bilangan kuantum spin dari kedua elektron nilainya harus berbeda.
Konfigurasi Elektron Gas Mulia
Gas mulia merupakan kumpulan unsur-unsur yang mempunyai sistem kestabilan yang tinggi jika dibandingkan dengan yang lainnya. Gas mulia menempati golongan VIIIA pada sistem periodik unsur.
Adapun beberapa unsur yang termasuk ke dalam golongan gas mulia diantaranya yaitu ada Helium (He), Neon (Ne), Kripton (Kr), Argon (Ar), Radon (Rn), Xenon (Xe). Unsur-unsur ini sebagian besar bisa ditemukan di alam yang terbentuk menjadi unsur monoatomik.
Hal penting yang membuat golongan unsur yang termasuk ke dalam gas mulia ini mempunyai kestabilan yang tinggi yaitu karena konfigurasi dari elektron yang dimilikinya. Selain itu, konfigurasi dari gas mulia juga biasa digunakan untuk menyingkat konfigurasi unsur lainnya.
Contohnya yaitu ketika akan menulis konfigurasi dari elektron unsur 21Sc. Apabila konfigurasi aslinya yaitu ditulis sebagai berikut:
21Sc = 1s2 2s2 3s2 3p6 3d1 4s2
Maka jika disingkat menggunakan golongan gas mulia, akan menjadi:
21Sc = [Ar] 3d1 4s
Penjelasan konfigurasi elektron di atas bisa menjadi tambahan pengetahuan agar bisa memahami materi ini dengan baik. Karena materi mengenai konfigurasi ini merupakan dasar kimia yang penting sekali untuk diketahui. Dengan demikian, kamu bisa mengikuti materi selanjutnya dengan mudah.
Baca Juga:
