KONFIGURASI ELEKTRON ~ MATERI DAN SOAL IPA UNTUK SMA

STRUKTUR ATOM, SISTEM PERIODIK DAN IKATAN KIMIA

STRUKTUR ATOM
1. Teori Atom Modern
2. Bilangan Kuantum
3. Energi, Bentuk dan Orientasi orbital
a. energi orbital
b. Bentuk dan Orientasi Orbital

KONFIGURASI ELEKTRON

Konfigurasi elektron menggambarkan susunan elektron-elektron pada orbital-orbitalnya dalam atom. Ada 3 aturan pengisian elektron-elektron ke dalam orbital-orbitalnya, yakni Asas Aufbau, Asas Larangan Pauli, dan kaidah Hund.

1.Aturan Aufbau

Pengisian elektron dimulai dari sub kulit yang berenergi rendah sampai penuh, kemudian pada sub kulit yang tingkat energinya lebih tinggi.

Gambar urutan pengisian elektron pada sub kulit.

Urutan pengisian sub kulit :

1s > 2s > 2p > 3s > 3p > 4s > 3d > 4p > 5s > 4d > 5p > 6s > 4f > 5d > 6p > 7s > 5f > 6d > 7p

Contoh konfigurasi elektron

a. ₁H : 1s¹

b. ₂He : 1s²

c. ₇N : 1s² 2s² 2p³

2. Asas larangan pauli

Mengemukakan bahwa tidak ada dua elektron dalam satu atom yang boleh mempunyai keempat bilangan kuatum yang sama. Dua elektron yang menempati satu orbital (mempunyai bilangan kuantum utama, azimuth, dan magnetik yang sama), harus mempunyai spin yang berbeda. Kedua elektron itu disebut berpasangan dan dapat dinyatakan dengan diagram sbb:

↑↓

Jumlah maksimum elektron pada kulit ke n = 2n²

Contoh^:Jumlahmaksimum elektron pada kulit K (n=1) = 2 x 1² = 2

Jumlahmaksimum elektron pada kulit M (n=3) = 2 x 3² =18

3. Kaidah Hund

Pada pengisian orbital-orbital dari satu subkulit, mula-mula elektron menempati orbital secara sendiri-sendiri dengan spin yang paralel, baru kemudian berpasangan.

Contoh:

Dengan memperhatikan aturan aufbau dan aturan Hund, gambarlah diagram orbital untuk unsur.

N ( Z = 7 )
Mn ( Z = 25 )

Jawab:

Beberapa Catatan tentang konfigurasi elektron

1.Dua cara menuliskan urutan subkulit

Ada dua cara menuliskan konfigurasi elektron skandium (Z = 21), yaitu

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹, atau
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²

Pada dasarnya kedua cara tersebut sama dan sesuai dengan asas aufbau. Menurut cara (a), subkulit-subkulit ditulis sesuai dengan urutan tingkat energi. Pada cara (b) subkulit-subkulit dari kulit yang sama dikumpulkan kemudian diikuti subkulit dari kulit berikutnya.

2. Menyingkat penulisan Konfigurasi elektron dengan menggunakan konfigurasi elektron gas mulia.

Ne (Z = 10) : 1s² 2s² 2p⁶

Na (Z = 11) : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Ar (Z = 18) : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Sc (Z = 21) : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²

Dapat ditulis sebagai berikut:

Na (Z = 11) : [Ne] 3s¹

Sc (Z = 21) : [Ar] 3d¹ 4s²

3. Kestabilan subkulit d yang terisi penuh atau setengah penuh

Terdapat beberapa penyimpangan pengisian elektron berdasarkan asas aufbau dengan yang ditemukan berdasarkan percobaan. Contohnya ialah konfigurasi elektron kromium (Z=24) dan tembaga (Z=29). Konfigurasi elektron Cr dan Cu berdasarkan asas aufbau adalah sebagai berikut:

Cr (Z = 24 ) : [Ar] 3d⁴ 4s²

Cu (Z = 29 ) : [Ar] 3d⁹ 4s²

Konfigurasi elektron Cr dan Cu berdasarkan percobaan adalah sebagai berikut

Cr (Z = 24 ) : [Ar] 3d⁵ 4s¹

Cu (Z = 29 ) : [Ar] 3d¹⁰ 4s¹

Subkulit d yang terisi penuh (d¹⁰) atau setengah penuh (d⁵) lebih stabil.

Konfigurasi Elektron ion

Ion tunggal yang bermuatan +x terbentuk dari atom netralnya dengan melepas x elektron. Elektron yang dilepas itu adalah elektron dari kulit terluar.

Contoh:

Al (Z = 13) : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹

Al³⁺: 1s² 2s² 2p⁶

Sc (Z = 21) : [Ar] 3d¹ 4s²

Sc³⁺: [Ne] 2s² 2p⁶

Cl (Z = 17) : [Ne] 3s² 3p⁵

Cl^-: [Ne] 3s² 3p⁶

Elektron Valensi

Elekron valensi adalah elektron yang dapat digunakan untuk pembentukan ikatan kimia. Unsur-unsur golongan utama hanya menggunakan elektron kulit terluar untuk berikatan, yaitu elektron pada subkulit ns dan np (n= kulit terluar); sedangkan unsur transisi dapat menggunakan elektron pada subkulit (n-1) d dan ns.

Contoh:

Tentukanlah kulit valensi dan jumlah elektron valensi unsur-unsur berikut:

Na (Z = 11)
Cl (Z = 17)
Fe (Z = 26)

Jawab:

Kulit valensi unsur golongan utama: ns dan np

Kulit valensi unsur transisi : (n-1)d dan ns

Na (Z= 11)

Konfigurasi elektron Na (Z = 11) : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Kulit valensi: 3s

Jumlah elektron valensi = 1

Cl (Z = 17)

Konfigurasi elektron Cl (Z = 11): 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Kulit valensi: 3s dan 3p

Jumlah elektron valensi: 2 + 5 = 7

Fe (Z = 26)

Konfigurasi elektron Fe( Z = 26): [Ar] 3d⁶ 4s²

Kulit valensi Fe: 3d dan 4s

Jumlah elektron valensi Fe: 6 + 2 =8

Konfigurasi Elektron dan sistem Periodik

Ø Nilai n terbesar pada konfigurasi elektron valensi dari suatu unsur menyatakan nomor periode unsur tersebut.

Contoh:

- Unsur Al (Z = 13): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹

Nilai n terbesar adalah 3, jadi Al menempati periode 3

- Unsur Au (Z = 79): [Xe] 6s¹ 4f¹⁴ 5d¹⁰

Nilai n terbesar adalah 6, jadi Rn menempati periode 6

Ø Jenis subkulit yang ditempati elektron valensi menentukan jenis golongan, yakni golongan utama (golongan A) atau golongan transisi (golongan B). Jumlah elektron valensi terkait dengan nomor golongan.

· Golongan utama (golongan A)

- Untuk golongan IA dan IIA, elektron valensi menempati sub kulit s

- Untuk golongan IIIA sampai VIIIA, elektron valensi menempati subkulit s dan p

Jumlah elektron valensi di subkulit, sama dengan nomor golongan.

· Golongan transisi (golongan B)

Pada golongan transisi (IB sampai VIIIB), elektron valensi menempati sub kulit s dan d

- Untuk golongan IIIB sampai VIIB, jumlah elektron valensi di subkulit sama dengan nomor golongan.

- Untuk Golongan VIIIB, IB dan IIB, jumlah elektron valensi di subkulit, tidak secara langsung menyatakan nomor golongan

- Untuk seri Lantanida dan Aktinida, elektron valensi berada di subkulit s dan f. Namun demikian, jumlah elektron valensi tidak mencerminkan nomor golongan karena seri lantanida dan aktinida tidak menggunakan nomor golongan.

Dari penjelasan di atas, terlihat bahwa sistem periodik dapat digunakan untuk meramalkan konfigurasi elektron unsur.

Contoh:

1. Ramalkan posisi unsur-unsur berikut dalam sistem periodik:

a. Ti : [Ar] 4s² 3d²

b. Pb: [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p²

Jawab:

a. Ti : [Ar] 4s² 3d²

Kulit utama terbesar adalah n = 4. Jadi, Ti ada di periode 4

Orbital terakhir ada di subkulit 3d, denga 2 elektron. Jadi, Ti ada digolongan IVB.

b. Pb: [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p²

Kulit utama terbesar adalah n = 6. Jadi, Pb ada di periode 6. Orbital terakhir ada di subkulit 6p, dengan 2 elektron. Jadi, Pb ada digolongan IVA.

2. Ramalkan konfigurasi elektron dari unsur-unsur berikut

a. Unsur N (periode 2, golongan VA)

b. Unsur Mn (periode 4, golongan VIIB)

Jawab:

a. Konfigurasi elektron unsur N

- Periode 2 menunjukkan kulit terluar n = 2

- Golongan VA menunjukkan ada 5 elektron valensi di subkulit s dan p

- Isi orbital berdasarkan kenaikan tingkat energinya. Diperoleh: N: 1s² 2p² 3p³

b. Konfigurasi elektron unsur Mn

- Periode 4 menunjukkan kulit terluar n = 4

- Golongan VIIB menunjukkan ada 7 elektron valensi di subkulit s dan d

Isi orbital berdasarkan kenaikan tingkat energinya, diperoleh: Mn : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵

Sumber :
KIMIA 2000 3A Tengah Tahun Pertama SMU Kelas 3, Michael Purba, Penerbit Erlangga, 2000

MATERI DAN SOAL STRUKTUR ATOM SISTEM PERIODIK DAN IKATAN KIMIA