MARETONG: Konfigurasi Elektron Bohr dan Mekanika Kuantum

Friday, August 23, 2019

Konfigurasi Elektron Bohr dan Mekanika Kuantum


Pengertian Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron adalah pengisian atau penataan elektron pada kulit atom, sub kulit atom, dan orbital. Pengisian elektron mengikuti aturan-aturan tertentu. Konfigurasi elektron secara umum dibagi atas dua bagian, yaitu konfigurasi elektron Bohr dan konfigurasi elektron mekanika kuantum. Konfigurasi elektron Bohr adalah konfigurasi elektron berdasarkan kulit atom, sedangkan konfigurasi elektron mekanika kuantum adalah konfigurasi elektron berdasarkan sub kulit atom atau orbital.

Konfigurasi Elektron Berdasarkan Kulit Atom (Konfigurasi Elektron Bohr)

Sesuai dengan teori atom Niels Bohr, elektron-elektron menempati kulit atom. Kulit yang paling dekat dengan inti atom adalah kulit K (n = 1) yang dapat ditempati paling banyak oleh 2 elektron. Kulit kedua terdekat dengan inti adalah kulit L (n = 2) yang dapat ditempati paling banyak oleh 8 elektron. Kulit ketiga terdekat dengan inti adalah kulit M (n = 3) yang dapat ditempati paling banyak oleh 18 elekton, dan seterusnya. Semakin besar nomor kulit $(n)$, jumlah elektron yang dapat menempati kulit tersebut akan semakin banyak. Jumlah elektron maksimum pada setiap kulit memenuhi rumus $2n^2$.
Kulit K (n = 1), jumlah elektron maksimum adalah $2 \times 1^2 = 2$ elektron
Kulit L (n = 2), jumlah elektron maksimum adalah $2 \times 2^2 = 8$ elektron
Kulit M (n = 3), jumlah elektron maksimum adalah $2 \times 3^2 = 18$ elektron
Kulit N (n = 4), jumlah elektron maksimum adalah $2 \times 4^2 = 32$ elektron
Kulit O (n = 5), jumlah elektron maksimum adalah $2 \times 5^2 = 50$ elektron
Khusus untuk unsur-unsur golongan utama atau golongan A, langkah-langkah untuk menuliskan konfigurasi elektronnya adalah sebagai berikut:
1. Hitung berapa kulit elektron yang bisa diisi secara penuh dan hitung elektron yang tersisa.
2. Jika sisa elektron kurang dari 32, maka kulit berikutnya diisi oleh 18 elektron.
3. Jika sisa elektron kurang dari 18, maka kulit berikutnya diisi oleh 8 elektron.
4. Jika sisa elektron kurang dari 8, maka seluruh elektron yang tersisa harus menempati kulit terluar.
Catatan:
Konfigurasi elektron berdasarkan kulit atom seperti ini tidak berlaku untuk unsur-unsur transisi (golongan B).
Contoh soal nomor 1:
Tulislah konfigurasi elektron unsur-unsur berikut:
$a.\ Li\ (Z = 3)$
$b.\ F\ (Z = 9)$
$c.\ Ne\ (Z = 10)$
$d.\ Na\ (Z = 11)$
$e.\ Mg\ (Z = 12)$
$f.\ Ar\ (Z = 18)$
$g.\ Ca\ (Z = 20)$
$h.\ Ga\ (Z = 31)$
$i.\ Kr\ (Z = 36)$
$j.\ In\ (Z = 49)$
$k.\ Ba\ (Z = 56)$
$l.\ O\ (Z = 8)$
$m.\ S\ (Z = 16)$
$n.\ Br\ (Z = 35)$
$o.\ Rb\ (Z = 37)$
$p.\ Te\ (Z = 52)$
$q.\ Bi\ (Z = 83)$

Pembahasan:
$a.\ _3Li:\ 2\ 1$
$b.\ _9F:\ 2\ 7$
$c.\ _{10}Ne:\ 2\ 8$
$d.\ _{11}Na:\ 2\ 8\ 1$
$e.\ _{12}Mg:\ 2\ 8\ 2$
$f.\ _{18}Ar:\ 2\ 8\ 8$
$g.\ _{20}Ca:\ 2\ 8\ 8\ 2$
$h.\ _{31}Ga:\ 2\ 8\ 18\ 3$
$i.\ _{36}Kr:\ 2\ 8\ 18\ 8$
$j.\ _{49}In:\ 2\ 8\ 18\ 18\ 3$
$k.\ _{56}Ba:\ 2\ 8\ 18\ 18\ 8\ 2$
$l.\ _{8}O:\ 2\ 6$
$m.\ _{16}S:\ 2\ 8\ 6$
$n.\ _{35}Br:\ 2\ 8\ 18\ 7$
$o.\ _{37}Rb:\ 2\ 8\ 18\ 8\ 1$
$p.\ _{52}Te:\ 2\ 8\ 18\ 18\ 6$
$q.\ _{83}Bi:\ 2\ 8\ 18\ 32\ 18\ 5$

Konfigurasi Elektron Berdasarkan Sub Kulit Atom dan Orbital (Konfigurasi Elektron Mekanika Kuantum).

Konfigurasi elektron berdasarkan sub kulit atom dan orbital (model atom mekanika kuantum) harus mengikuti tiga aturan penting, yaitu: Aturan Aufbau, Larangan Pauli, dan Aturan Hund.

Aturan Aufbau.

Berdasarkan prinsip Aufbau, elektron dalam atom akan berada dalam kondisi yang stabil bila memiliki energi yang rendah dan elektron elektron berada dalam orbital-orbital yang bergabung membentuk sub kulit. Dengan kata lain, elektron memiliki kecenderungan untuk menempati sub kulit yang tingkat energinya paling rendah kemudian secara bertahap akan menempati sub kulit yang tingkat energinya lebih tinggi. Urutan tingkat energi dari yang paling rendah ke yang paling tinggi adalah sebagai berikut:
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 4d . . . .
Untuk mengetahui urutan tingkat energi, dapat dilakukan dengan menggunakan deret pancaran cahaya seperti gambar.


Larangan Pauli.

Larangan Pauli atau eksklusi Pauli menyatakan bahwa tidak mungkin dalam satu atom ada dua elektron yang memiliki empat bilangan kuantum yang sama. Jika di dalam atom ada elektron yang memiliki bilangan kuantum $n,\ l,\ m$ yang sama, maka bilangan kuantum spin dari kedua elektron tersebut pastilah berbeda.
Contoh:
$_3Li\ :\ 1s^2\ 2s^1 $


Berdasarkan Larangan Pauli, jumlah elektron maksimum yang dapat menempati suatu sub kulit adalah dua kali jumlah orbitalnya. Sub kulit s hanya boleh ditempati paling banyak oleh dua elektron, karena sub kulit s hanya memiliki satu orbital. Sub kulit p hanya boleh ditempati paling banyak 6 elektron, karena sub kulit p hanya memiliki tiga orbital. Sub kulit d hanya boleh ditempati paling banyak 10 elektron, karena sub kulit d hanya memiliki 5 orbital. Dengan Aturan Aufbau dan Larangan Pauli kita bisa menentukan konfigurasi elektron berdasarkan sub kulit (model atom mekanika kuantum).
Contoh soal nomor 2:
Tentukanlah konfigurasi atom berikut:
$a.\ _2He$
$b.\ _3Li$
$c.\ _{15}P$
$d.\ _{18}Ar$
$e.\ _{23}V$
$f.\ _{25}Mn$
$g.\ _{30}Zn$
$h.\ _{48}Cd$

Pembahasan:
$a.\ _2He:\ 1s^2$
$b.\ _3Li:\ 1s^2\ 2s^1$ atau $[He]\ 2s^1$
$c.\ _{15}P:\ 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^3$ atau $[Ne]3s^2\ 3p^3$
$d.\ _{18}Ar:\ 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6$
$e.\ _{23}V:\ 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^3$ atau $[Ar]4s^2\ 3d^3$
$f.\ _{25}Mn:\ 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^5$ atau $[Ar]4s^2\ 3d^5$
$g.\ _{30}Zn:\ 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^{10}$ atau $[Ar]4s^2\ 3d^{10}$
$h.\ _{48}Cd:\ 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^{10}\ 4p^6\ 5s^2\ 4d^{10}$ atau $[Kr]5s^2\ 4d^{10}$

Aturan Hund.

Menurut Aturan Hund, pengisian elektron pada orbital-orbital yang memiliki tingkat energi yang sama tidak memperbolehkan elektron berpasangan sebelum seluruh orbital terisi oleh satu elektron.
Contoh:
$a.\ _6C:\ [He]2s^2\ 2p^2$

$b.\ _7N:\ [He]2s^2\ 2p^3$

$c.\ _{17}F:\ [Ne]3s^2\ 3p^5$


Penyimpangan Konfigurasi Elektron

Perlu diingat bahwa terdapat beberapa penyimpangan konfigurasi elektron dari aturan umum. Penyimpangan ini terjadi pada sub kulit d karena orbital pada sub kulit d mempunyai kecenderungan untuk penuh $d^{10}$ atau setengah penuh $d^5$. Hal ini terjadi karena konfigurasi elektron setengah penuh atau penuh lebih stabil.
Contoh:
$_{24}Cr:\ [Ar]4s^2\ 3d^4$ karena kurang stabil, konfigurasi elektron menjadi $[Ar]4s^1\ 3d^5$
$_{29}Cu:\ [Ar]4s^2\ 3d^9$ karena kurang stabil, konfigurasi elektron menjadi $[Ar]4s^1\ 3d^{10}$
$_{42}Mo:\ [Kr]5s^2\ 4d^4$ karena kurang stabil, konfigurasi elektron menjadi $[Kr]5s^1\ 4d^5$
$_{47}Ag:\ [Kr]5s^2\ 4d^9$ karena kurang stabil, konfigurasi elektron menjadi $[Kr]5s^2\ 4d^9$
$_{46}Pd:\ [Kr]5s^2\ 4d^8$ karena kurang stabil, konfigurasi elektron menjadi $[Kr]4d^{10}$

Konfigurasi Elektron Suatu Ion

Konfigurasi ion adalah konfigurasi elektron setelah atom netral melepas atau menangkap elektron. Elektron yang terlepas umumnya merupakan elektron yang terikat paling lemah atau terdapat pada kulit atau sub kulit terluar.
Contoh soal nomor 3:
Tentukanlah konfigurasi elektron dari:
$a.\ S^{2-}$ Nomor atom $S = 16$
$b.\ Fe^{3+}$ Nomor atom $Fe = 26$

Pembahasan:
$a.\ s^{2-}$ artinya $S$ pada keadaan netral menangkap 2 elekton sehingga elektron pada sub kulit paling luar bertambah sebanyak 2 elektron. Konfigurasi elektronnya mula-mula $_{16}S:\ [Ne]3s^2\ 3p^4$ menjadi $s^{2-}:\ [Ne]3s^2\ 3p^6$.
$b.\ Fe^{2+}$ artinya $Fe$ dari keadaan netral melepaskan 2 elektron sehingga elektron pada sub kulit paling luar berkurang sebanyak 2 elektron. Konfigurasi elektron mula-mula $_{26}Fe:\ [Ar]4s^2\ 3d^6$ menjadi $Fe^{2+}:\ [Ar]3d^6$.

Demikianlah ulasan singkat tentang konfigurasi elektron, mudah-mudahan dapat membantu.

SHARE THIS POST


www.maretong.com



No comments:

Post a Comment

Jika ada saran dan kritik yang sifatnya membangun atau ada koreksi silahkan tuliskan di kolom komentar.