Konfigurasi Elektron : Pengertian, Notasi, Aturan, Penulisan

A. PENGERTIAN KONFIGURASI ELEKTRON

Untuk memahami pengertian konfogurasi elektron dapat ddijelaskan menggunakan pemisahan makna kata tersebut. Konfigurasi merupakan susunan atau aturan. Sedangkan Elektron merupakan partikel sub atom yang memiliki muatan. Sehingga konfogurasi elektron dapat diartikan sebagai susunan elektron-elektron pada sebuah atom. Susunan tersebut mengikuti kaidah dan pola yang telah ditentukan.

Jadi sebelum membahas tentang konfigurasi elektron lebih lanjut, hal yang harus diketahui adalah atom memiliki kulit dan subkulit. Secara lebih jelas Konfigurasi elektron dapat diartikan sebagai penataan atau penyusunan elektron ke dalam kulit dan subkulit atom. Berdasarkan pengertian diatas  dapat dijelaskan bahwa terdapat dua cara dalam penulisan konfigurasi elektron. Cara tersebut yaitu berdasarkan kulit atom atau berdasarkan subkulit atomnya. Konfigurasi elektron berdasarkan kulit atom hanya berlaku untuk unsur golongan utama, yaitu unsur golongan IA sampai VIIIA.

KONFIGURASI ELEKTRON

B. KULIT DAN SUB KULIT KONFIGURASI ELEKTRON

Model atom Bohr merupakan dasar dari konfigurasi elektron dengan bentuk yang  masih umum berkaitan dengan kulit dan subkulit. Konfigurasi elektron merupakan himpunan atau kumpulan elektron-elektron yang menempati bilangan kuantum utama (n) yang sama. Dalam teori kimia dijelaskan bahwa atom ke n dapat menampung 2n2 elektron. Misalnya, jika kulit pertama menampung 2 elektron, kulit kedua 8 elektron, dan kulit ketiga 18 elektron. Sedangkan subkulit atom pada konfigurasi elektron merupakan elektron-elektron yang memiliki bilangan kuantum azimut ℓ dalam suatu kulit. Nilai-nilai ℓ (bilangan kuantum azimuth) yaitu 0, 1, 2, 3. Angka-angka tersebut melambangkan s, p, d, dan f. Setiap sub kulitnya maskimum dapat diisi dengan 2(2ℓ+1) elektron. Oleh karena itu, isi masing-masing sub kulit dapat dilihat pada tabel berikut:

Terdapat beberapa model dalam penentuan konfirasi elektron. Model-model tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Model panjang

Konfigurasi elektron model panjang merupakan konfigurasi yang paling umum. Konfigurasi elektron model ini ditulis dalam bentuk nomor urutan subkulit, dimana setiap sub kulit memiliki nama berupa angka berpangkat. Angka-angka tersebut menyatakan jumlah elektron. misalnya, hidrogen (H) hanya elektron yang berjumlah 1 (hal ini karena nomor atom H adalah 1). Sehingga konfigurasi elektron untuk hidrogen tersebut adalah 1s1.

2. Model gas mulia

Gas mulia memiliki nomor atom yang dapat direkomendasikan untuk mempersingkat penulisan konfigurasi elektron. Tujuannya adalah agar penulisan konfigurasi elektron tidak terlalu panjang. Misalnya, konfigurasi elektron P jika menggunakan konfigurasi elektron model panjang dituliskan dengan 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3, akan tetapi dengan menggunakan model gas mulia dapat dituliskan menjadi [Ne] 3s2 3p3. Hal ini karena Neon [Ne] merupakan salah satu gas mulia dengan nomor atom 10 dengan konfigurasi 1s2 2s2 2p6.

3. Pengisian Elektron

Aturan dalam penulisan konfurasi elektron adalah tidak ditulis sembarangan, akan tetapi penulisannya harus berdasarkan kenaikan energi yang dialami elektron tersebut. Agar lebih mudah untuk memahami model pengisian elektron ini kita dapat memperhatikan gambar konfigurasi elektron berikut ini.

Berdasarkan gambar tersebut, maka urutan atau penyusunan dalam  pengisian elektron diawali dari 1s hingga 8s. Urutan pengisian elektron tersebut adalah sebagai yaitu, 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, dan 8s.

4. Konfigurasi Elektron Ion

Dalam konfigurasi elektron ternyata terdapat beberapa unsur yang terionisasi. Unsur-unsur yang terionisasi ini jumlah elektronnya akan berubah (berkurang). Misalnya, besi (Fe) memiliki nomor atom 26 dengan konfigurasi elektron [Ar]3d64s2. Akan tetapi penulisan konfigurasi elektronnya akan berubah jika Fe terionisasi menjadi Fe2+.  Fe2+ ini menunjukkan Fe terionisasi sehingga mengalami pengurangan 2 buah elektron dari 26 elektronnya. Sehingga penulisan konfigurasi elektron Fe2+ yaitu [Ar]3d6. Hal yang perlu dicatat jika sebuah unsur terionisasi, yang berkurang adalah elektron valensinya. Elektron valensi suatu unsur adalah elektron terluar unsur tersebut.

C. NOTASI KONFIGURASI ELEKTRON

Notasi merupakan standar yang digunakan untuk mengetahui konfigurasi elektron dari sebuah atom dan molekul. Dalam ilmu kimia untuk atom, notasinya terdiri dari urutan orbital atom dengan nomor elektron mengisi masing-masing orbital dalam format angka berpangkat. Misalnya hidrogen (H) memiliki satu elektron dalam orbital s kulit pertama, sehingga konfigurasinya ditulis 1s1. Litium memiliki dua elektron di subkulit 1s dan satu elektron di subkulit 2s sehingga konfigurasi elektronnya ditulis 1s2 2s1. Angka berpangkat 1 pada notasi tidak wajib dicantumkan

D. ATURAN ATAU PRINSIP KONFIGURASI ELEKTRON

Atom memiliki aturan-aturan dalam menentukan konfigursi elektronnya. Terdapat aturan dalam konfigurasi elektron yaitu: Aturan Aufbau, Aturan Pauli, dan Aturan Hund. Ketiga aturan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Aturan Aufbau

Aturan Aufbau merupakan salah satu aturan yang paling digunakan dalam konfigurasi elektron. Aturan ini menjelaskan tentang pengisian orbital (fungsi matematika yang menggambarkan perilaku elektron) yang dimulai dari tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi. Umumnya, elektron menempati subkulit yang energinya rendah lebih dulu. Bilangan kuantum utama (n) dan bilangan kuantum azimuth ( l )  dijadikan rujukan untuk mengetahui tingkat energi pada suatu sub kulit. Pada orbital, harga (n + l) mempengaaruhi tingkat energi pada subkulit tertentu. Sehingga jika harga (n + 1)nya memiliki nilai yang besar maka tingkat energinya lebih besar.

2. Aturan Pauli

Aturan Pauli disebut juga dengan Eksklusi Pauli. Sesuai dengan namanya aturan ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli (1926). Aturan ini berupa larangan yang menyatakan bahwa tidak boleh terdapat dua elektron dalam satu atom dengan empat bilangan kuantum yang sama. Hal ini setiap orbital yang sama memiliki bilangan kuantum n, l, m, namun, yang menjadi pembeda adalah bilangan kuantum spin (s). Berdasarkan hal tersebut, dapat dijelaskan bahwa setiap orbital hanya bisa diisi 2 elektron dengan spin yang berlawanan. Hal ini karena jika elektron ketiga dimasukkan maka akan terdapat spin yang sama dengan salah satu elektron sebelumnya.

3. Aturan Hund

Aturan hund dikemukakan oleh Friedrick Hund (1930). Dalam aturan ini dijelaskan bahwa  elektron-elektron dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak berpasangan. Jadi elektron-elektron baru bisa berpasangan apabila pada subkulit itu sudah tidak ada lagi orbital kosong. Awalnya semua ruang orbital diisi dengan satu spin dengan arah panah keatas. Setelah semua ruang penuh dengan maka diisi spin dengan panah kebawah.

4. Aturan Penuh Setengah Penuh

Aturan ini berkaitan erat dengan hibridisasi elektron. Aturan ini menjelaskan bahwa suatu elektron memiki kecenderungan untuk berpindah orbital apabila dapat membentuk susunan elektron yang lebih stabil untuk konfigurasi elektron yang berakhiran pada sub kulit d berlaku aturan penuh setengah penuh. Misalnya: 24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 menjadi 24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5. Berdasarkan contoh diatas dapat dikatakan bahwa jika 4s diisi 2 elektron maka 3d kurang satu elektron untuk menjadi setengah penuh. Sehingga elektron yang berada di 4s akan berpindah ke 3d.

E. PENULISAN KONFIGURASI ELEKTRON

Konfigurasi elektron penulisannya berdasarkan teori atom dalam pembahasan mekanika kuantum. Kemudian, elektron-elektron ditempatkan pada orbital-orbital sesuai dengan urutan tingkat energinya (aturan Aufbau), dan tingkat energi paling rendah diisi terlebih dahulu. Cara pengisian orbital sama dengan pengisian pada tingkat energi, dimana dalam pengisiannya sesuai dengan aturan Hund, tetapi jumlah elektron yang menempati ruang hanya dua saja (satu elektron berpangan) sesuai aturan Pauli. Gambar berikut ini merupakan contoh cara penulisan konfigurasi elektron yang benar.

Penulisan konfigurasi elektron dapat dapat disingkat dengan menggunakan nomor atom unsur lain seperti yang telah dijelaskan pada model konfigurasi elektron.

               

F. KONFIGURASI ELEKTRON DAN BILANGAN KUANTUM

Bilangan kuantum dapat ditentukan berdasarkan konfigurasi elektron, misalnya atom oksigen (O) bernaomor atom 8, sehingga memiliki 8 elektron, konfigurasi elektron atom oksigen adalah 8O: 1s2 2s2 2p4. Konfigurasi elektron tersebut dapat diuraikan menjadi beberapa bentuk dibawah ini:

1) 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1

2) 1s2 2s2 2px1 2py2 2pz1

3) 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz2

Berdasarkan contoh tersebut maka dapat dilihat bahwa elektron terakhir dari atom oksigen memiliki bilangan kuantum sebagai berikut.

1) Bilangan kuantum utama, n= 2

2) Bilangan kuantum azimut, l= 1

3) Bilangan kuantum spin, s= –½

4) Bilangan kuantum magnetik, m= –1, +1, atau 0 (tidak pasti, semua orbital memiliki peluang yang sama untuk dihuni).