Konfigurasi Elektron

Setelah mempelajari perkembangan teori dan bagian-bagian atom, kali ini kita akan kembali belajar tentang kimia dengan topik konfigurasi elektron.

Apa Itu Konfigurasi Elektron?

Konfigurasi elektron adalah susunan penyebaran sebuah elektron yang mengelilingi inti atom yang bernama nukleus (proton dan neutron) pada lintasan orbital atau kulit tertentu.

Sebelum memulai membahas konfigurasi elektron lebih lanjut, ada baiknya jika kalian mengetahui terlebih dahulu apa perbedaan antara orbital dan kulit, berikut penjelasannya.

Orbital

Pada sebuah konfigurasi elektron terdapat empat jenis orbital, yaitu orbital s, p, d, dan f, perbedaan dari masing-masing orbital adalah jumlah elektron yang dapat ditampung di dalamnya.

Orbital s hanya dapat menampung dua buah elektron dengan arah spin yang berlawanan. 

Sementara orbital p dapat menampung enam buah elektron dengan tiga spin yang searah dan tiga spin elektron yang berlawanan arah.

Orbital d dapat menampung elektron lebih banyak lagi, yaitu sepuluh buah elektron dengan lima spin yang searah dan lima spin elektron yang berlawanan arah. 

Orbital dengan penampungan elektron paling banyak adalah orbital f dengan jumlah elektron sebanyak empat belas buah, tujuh buah elektron dengan arah spin yang sama, tujuh buah elektron yang lain memiliki arah spin yang berlawanan.

Masing-masing orbital tidak harus terisi penuh dengan elektron sesuai daya tampungnya, tergantung dengan berapa nomor atom dari atom yang sedang dibuat konfigurasi elektronnya, bisa saja orbital f hanya terisi oleh satu buah elektron.

Kulit

Kulit atom adalah tempat dimana orbital-orbital tersebut terletak. Biasanya kulit atom dilambangkan dengan jumlah angka, kulit terdalam dilambangkan dengan angka 1, setelahnya dilambangkan dengan angka 2, begitu juga dengan kulit-kulit seterusnya.

kulit atom juga sering dilambangkan dengan huruf, kulit 1 dengan huruf K, kulit 2 dengan huruf L, kulit 3 dengan huruf M, dan kulit 4 dengan huruf N.

 jika menilik dari seluruh atom yang terdapat pada tabel periodik, atom dengan nomor atom yang paling tinggi memiliki empat lapis kulit, kulit terluar dilambangkan dengan angka 4, sehingga dapat disimpulkan total kulit terbanyak pada sebuah atom berjumlah empat buah.

Pada kulit pertama yang terletak pada sebuah atom, hanya terdapat satu orbital di dalamnya, yaitu orbital s dengan daya tampung elektron yang berjumlah dua buah. 

Pada kulit kedua terdapat empat buah orbital di dalamnya yang terdiri dari satu orbital s dan tiga orbital p dengan daya tampung elektron yang berjumlah delapan buah elektron.

Pada kulit ketiga, terdapat sembilan orbital yang terdapat di dalamnya yang terdiri dari satu orbital s, tiga orbital p, dan lima orbital d dengan daya tampung elektron yang berjumlah delapan belas buah. 

Pada kulit keempat terdapat tujuh buah orbital f, lima buah orbital d, tiga buah orbital p, dan sebuah orbital s dengan daya tampung elektron yang berjumlah tiga puluh dua buah.

Aturan penentuan konfigurasi elektron berdasarkan orbital

Nah, setelah memahami apa yang dimaksud dengan orbital dan kulit, pembahasan akan berlanjut tentang bagaimana penyusunan kulit dan subkulit (orbital) dari sebuah atom dengan cara yang benar, berikut penjelasannya.

Seperti yang sebelumnya sudah dijelaskan, masing-masing kulit menjadi wadah untuk beberapa orbital (subkulit). Sementara itu, orbital sendiri menjadi wadah untuk beberapa atom. Berikut urutan susunan orbital dari kulit atom 1 hingga kulit atom 4 berdasarkan prinsip Aufbau.

Prinsip Aufbau

Menurut prinsip aufbau yang dikemukakan oleh seorang fisikawan berkebangsaan denmark yang bernama Niels Bhor, elektron cenderung akan mengisi tempat dengan energi yang lebih rendah dulu, baru kemudian mengisi tempat dengan energi yang lebih tinggi.

Jika menilik pada kulit atom, urutan kulit atom dengan energi yang paling rendah hingga ke energi yang paling tinggi adalah, 1, 2, 3, dan yang terakhir kulit atom 4

Sementara jika kita memasukan pertimbangan orbital ke dalamnya, maka urutan energi orbital (subkulit) atom dengan energi yang paling rendah ke energi yang paling tinggi adalah 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, dan seterusnya. 

Berikut gambaran level energi dari kulit dan subkulit (orbital) atom dari yang paling rendah ke yang paling tinggi jika digambarkan dengan diagram.

Sedikit pembahasan sebelum kita membahas tentang konfigurasi elektron lebih lanjut, yang dimaksud dengan angka di depan lambang orbital (s, p, d, f) adalah letak kulit dimana orbital itu berada.

Sementara angka yang terletak sebagai pangkat di belakang huruf orbital melambangkan jumlah elektron maksimal yang dapat mengisi orbital tersebut.

Kesimpulan dari prinsip Aufbau ini adalah, elektron cenderung akan mengisi kulit dan subkulit (orbital) atom dengan energi yang paling rendah terlebih dahulu, yaitu 1s, baru mengisi kulit dan subkulit (orbital) atom setelahnya.

Elektron baru dapat mengisi kulit dan subkulit (orbital) atom yang lebih tinggi, jika kulit dan subkulit (orbital) atom dengan energi yang paling rendah sudah terpenuhi terlebih dahulu.

Misalnya, jika elektron yang terdapat pada orbital 2p belum berjumlah enam buah (jumlah maksimal elektron pada orbital 2p), maka elektron tidak dapat mengisi tempat pada orbital 3s, begitu juga seterusnya.

Larangan Pauli

Selain mengikuti prinsip Aufbau, dalam menysun konfigurasi elektron kita juga harus memathi larangan pauli.

Setiap elektron yang berada dalam satu kotak seperti gambar di atas, tidak boleh memiliki arah spin yang sama. Misalnya kita ambil contoh pada elektron yang terdapat di subkulit 2s, maka arah spin elektron yang benar dari ketiga gambar yang terdapat di atas adalah yang C.

Aturan Hund

Selain mengikuti prinsip Aufbau dan mematuhi larangan Pauli, dalam penyusunan konfigurasi elektron pada sebuah atom, kita juga harus mempelajari aturan hund.

Agak susah menjelaskannya, tapi mungkin akan lebih mudah jika teman-teman melihat dulu gambar di bawah ini.

Aturan hund sendiri mengatur bahwa elektron akan mengisi tempat-tempat (kotak) yang kosong terlebih dahulu pada satu orbital dengan arah spin yang sama sebelum mengisi tempat-tempat yang sama dengan arah spin yang berlawanan.

Kita ambil saja contoh atom oksigen (O) dengan nomor atom delapan, seperti gambar di atas, karena empat buah elektron sudah mengisi orbital s pada kulit 1 dan 2, maka sisa elektron yang akan menempati orbital p di kulit 2 hanya tersisa empat buah.

Menurut aturan hund, tiga elektron pertama akan mengisi masing-masing kotak yang berjumlah tiga buah dengan arah spin yang sama, baru kemudian sisa elektron yang berjumlah satu akan mengisi kotak pertama dengan arah spin elektron yang berlawanan

Oke, setelah memahami seluruh penjelasan tentang konfigurasi elektron diatas, mungkin kalian tidak akan kesulitan lagi untuk membuat konfigurasi elektron sebuah atom.

Ada banyak hal yang dapat dipelajari secara lebih lanjut jika kita sudah mengerti bagaimana cara menyusun konfigurasi elektron sebuah atom, contohnya seperti memahami apa yang dimaksud dengan nilai keelektronegatifan suatu atom dan masih banyak lagi.

Baca juga: Nilai Keelektronegatifan Atom