Halo Sobat Kimia! Setelah kita memahami bahwa atom memiliki "kamar-kamar" yang disebut orbital (berdasarkan teori Mekanika Kuantum), pertanyaan selanjutnya adalah: Bagaimana cara elektron menempati kamar-kamar tersebut?
Inilah yang disebut dengan Konfigurasi Elektron. Bayangkan elektron seperti tamu hotel yang harus mengikuti aturan resepsionis saat memilih kamar. Di dunia atom, ada tiga "resepsionis" utama yang mengatur tata letak elektron: Aufbau, Pauli, dan Hund. Mari kita pelajari aturannya!
1. Tiga Azas Utama Konfigurasi Elektron
A. Prinsip Aufbau (Energi Terendah)
Kata Aufbau berasal dari bahasa Jerman yang berarti "membangun". Elektron tidak boleh sembarangan menempati kulit.
Prinsip Aufbau: Pengisian elektron dimulai dari subkulit dengan tingkat energi paling rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Urutan tingkat energi dapat ditentukan dengan diagram curah hujan (Aturan n + l). Urutannya adalah sebagai berikut:
Catatan Penting: Perhatikan bahwa subkulit \( 4s \) diisi lebih dulu daripada \( 3d \) karena energinya lebih rendah.
B. Larangan Pauli (Spin Elektron)
Wolfgang Pauli menegaskan bahwa setiap elektron itu unik, seperti sidik jari manusia.
Larangan Pauli: Tidak ada dua elektron dalam satu atom yang boleh memiliki keempat bilangan kuantum (\( n, l, m, s \)) yang sama.
Akibatnya, satu orbital maksimal hanya boleh diisi oleh 2 elektron dengan arah rotasi (spin) yang berlawanan (atas \( +\frac{1}{2} \) dan bawah \( -\frac{1}{2} \)).
C. Kaidah Hund (Kamar Kosong Dulu)
Friedrich Hund mengatur bagaimana elektron mengisi orbital-orbital yang energinya setingkat (misalnya pada subkulit p, d, atau f).
Kaidah Hund: Elektron akan mengisi orbital satu per satu dengan arah spin yang sama (sendiri-sendiri dulu), baru kemudian berpasangan.
Bayangkan seperti naik angkot; penumpang biasanya akan duduk sendiri-sendiri dulu sebelum duduk berdesakan dengan penumpang lain.
2. Contoh Penulisan Konfigurasi & Diagram Orbital
Mari kita terapkan aturan di atas untuk menuliskan konfigurasi elektron.
Contoh 1: Atom Nitrogen (Nomor Atom 7)
Langkah Penyelesaian:
- Jumlah elektron = 7.
- Ikuti urutan Aufbau: \( 1s \rightarrow 2s \rightarrow 2p \).
- Kapasitas: s = 2, p = 6.
Konfigurasi:
Diagram Orbital (Kaidah Hund):
Pada subkulit \( 2p^3 \), ada 3 kotak orbital. Karena isinya 3 elektron, maka masing-masing kotak diisi 1 tanda panah ke atas (↑) (↑) (↑), bukan sepasang dan satu sisa.
Contoh 2: Atom Besi (Nomor Atom 26)
Untuk atom dengan jumlah elektron banyak, kita bisa menyingkat penulisan menggunakan konfigurasi gas mulia terdekat (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn).
Gas mulia terdekat sebelum 26 adalah Argon (18).
Analisis Diagram Orbital \( 3d^6 \):
- Subkulit d memiliki 5 kotak.
- Isi 5 elektron pertama sejajar (↑ ↑ ↑ ↑ ↑).
- Elektron ke-6 berpasangan di kotak pertama (⇅ ↑ ↑ ↑ ↑).
- Maka, atom Fe memiliki 4 elektron tidak berpasangan (sifat paramagnetik).
3. Pengecualian: Kestabilan Penuh dan Setengah Penuh
Aturan Aufbau tidak berlaku mutlak untuk beberapa unsur transisi, khususnya golongan VI B (Cr) dan I B (Cu). Subkulit d lebih stabil jika terisi setengah penuh (\(d^5\)) atau penuh (\(d^{10}\)).
Kasus Kromium (24 Cr)
Menurut Aufbau (Kurang Stabil):
Kenyataan Eksperimen (Lebih Stabil):
(Satu elektron dari 4s pindah ke 3d agar keduanya setengah penuh).
Kasus Tembaga (29 Cu)
Menurut Aufbau (Kurang Stabil):
Kenyataan Eksperimen (Lebih Stabil):
FAQ: Pertanyaan Seputar Konfigurasi Elektron
Mengapa subkulit 4s diisi sebelum 3d?
Karena walaupun kulitnya lebih tinggi (n=4), subkulit 4s memiliki tingkat energi total yang sedikit lebih rendah dibandingkan 3d saat orbital tersebut masih kosong. Namun, setelah terisi elektron, energi 3d bisa menjadi lebih rendah dari 4s.
Apa itu Elektron Valensi?
Elektron valensi adalah elektron yang berada pada kulit terluar dan berperan dalam pembentukan ikatan kimia. Untuk unsur golongan utama, elektron valensi ada di kulit ns dan np. Untuk transisi, ada di ns dan (n-1)d.
Apa beda Diamagnetik dan Paramagnetik?
Jika semua elektron dalam orbital berpasangan, atom bersifat Diamagnetik (ditolak medan magnet). Jika ada elektron yang jomblo (tidak berpasangan), atom bersifat Paramagnetik (ditarik medan magnet).
Download Tabel Periodik & Cheat Sheet Konfigurasi
Bingung menghafal nomor atom? Download tabel periodik resolusi tinggi dan ringkasan aturan Aufbau di sini.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar