KONFIGURASI ELEKTRON DAN ELEKTRON VALENSI

Pengertian Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron adalah distribusi elektron dari atom atau molekul pada sebuah orbital. Konfigurasi elektron menggambarkan elektron yang bergerak secara bebas dalam suatu orbital.

Menurut hukum mekanika kuantum, untuk sistem dengan hanya satu elektron, elektron dapat berpindah dari satu konfigurasi ke yang lain dengan emisi atau absorpsi energi dalam bentuk foton. Untuk atom atau molekul dengan lebih dari satu elektron, hukum di atas tak berlaku.

Kulit dan Subkulit

Konfigurasi elektron yang pertama kali diusulkan adalah Model Atom Bohr, dan masih umum tentang kulit dan subkulit. Yang dimaksud kulit dalam konfigurasi elektron adalah himpunan elektron yang dapat menempati bilangan kuantum utama (n) yang sama. Atom ke n dapat menampung 2n² elektron. Contoh, jika kulit pertama dapat menampung 2 elektron, kulit kedua 8 elektron, dan kulit ketiga 18 elektron. Sedangkan yang dimaksud subkulit adalah sejumlah elektron yang mempunyai bilangan kuantum azimut ℓ dalam suatu kulit. Nilai-nilai ℓ = 0, 1, 2, 3 melambangkan s, p, d, dan f. Masing-masing subkulit maksimum dapat diisi dengan 2(2ℓ+1) elektron. Dengan demikian, s berisi maksimum 2 elekron, p berisi maksimum 6 elekron, d berisi maksimum 10 elekron, dan f berisi maksimum 14 elekron.

Menuliskan Konfigurasi Elektron

Model panjang

Konfigurasi elektron yang paling umum (model panjang) dituliskan dalam bentuk nomor urutan subkulit, nama subkulit yang diikuti angka superscript (pangkat) yang menyatakan jumlah elektron. Sebagai contoh, hidrogen (H) hanya mempunyai sebuah elektron (nomor atom H adalah 1). Maka konfigurasi elektron untuk hidrogen adalah 1s¹ (dibaca satu-s-satu). Fosfor (P) mempunyai nomor atom 15. Maka konfigurasi elektron P adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³.

Model gas mulia

Jika ingin menuliskan konfigurasi elektron suatu atom yang mempunyai nomor atom yang tinggi, tentu akan merepotkan karena terlalu panjang. Ada satu model penulisan yang direkomendasikan yaitu menggunakan nomor atom gas mulia. Sebagai contoh, konfigurasi elektron P dapat dituliskan menjadi [Ne] 3s² 3p³. Dalam hal ini, nomor atom Neon adalah 10, dan konfigurasinya adalah 1s² 2s² 2p⁶.

Pengisian Elektron

Konfigurasi elektron tidak dituliskan secara sembarangan, melainkan berdasarkan kenaikan energi. Untuk mempermudah mempelajari konfigurasi elektron, perhatikan model gambar berikut.

Berdasarkan gambar di atas, urutan pengisian elektron dimulai dari 1s dan berakhir pada 8s. Secara keseluruhan, urutan pengisian elektron adalah sebagai berikut:

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s

Konfigurasi Elektron Ion

Unsur yang mengalami ionisasi akan mengalami perubahan jumlah elektron. Sebagai contoh adalah besi (Fe) yang mempunyai nomor atom 26 mempunyai konfigurasi elektron [Ar]3d⁶4s². Jika Fe terionisasi menjadi Fe²⁺, maka elektron Fe berkurang 2 buah dari jumlah asalnya. Maka konfigurasi elektron Fe²⁺ adalah [Ar]3d⁶. Ingat, jika sebuah atom mengalami ionisasi, yang berkurang adalah elektron valensi (elektron terluar).

Elektron Valensi

Elektron dalam atom tersusun berdasarkan tingkat energinya. Penyusunan elektron ini dikenal sebagai konfigurasi elektron. Urutan pengisian elektron dimulai dari kulit yang memiliki tingkat energi yang lebih rendah sampai tingkat energi yang lebih tinggi, sampai pada kulit terakhir yang ditempati elektron sisa.

Hal tersebut dapat dijelaskan dengan bagan sebagai berikut:

Gunakan bagan di atas untuk memudahkan Anda menuliskan konfigurasi elektron.

Contoh:

Agar mudah kita kerjakan secara bertahap…

Misalkan kita diminta menuliskan konfigurasi elektron ₁₁Na, maka:

₁₁Na    2  8  1

pada kulit K kita tuliskan 2 (karena elektron yang ada sebanyak 11 elektron ≥ 2)

sekarang elektron yang tersisa setelah kulit pertama terisi 2 adalah 9 elektron (11 – 2 = 9) .

pada kulit L kita tuliskan 8 (karena elektron sisa setelah kulit pertama sebanyak 9 elektron dan ≥ 8 )

sekarang elektron yang tersisa sebanyak 1 buah elektron, sehingga kita tuliskan 1 pada kulit M karena jumlah elektron sisa < 8.

Misalkan kita diminta menuliskan konfigurasi elektron ₃₈Sr, maka:

₃₈Sr     2  8  18  8  2

pada kulit K kita tuliskan 2 (karena elektron yang ada sebanyak 38 elektron ≥2)

sekarang elektron yang tersisa setelah kulit pertama terisi 2 adalah 36 elektron (38 – 2 = 36).

pada kulit L kita tuliskan 8 (karena elektron sisa setelah kulit pertama sebanyak 36 elektron dan ≥ 8 )

sekarang elektron yang tersisa sebanyak 28 (36 – 8 = 28) buah elektron, ingat bahwa 28 lebih besar daripada 18 dan lebih kecil daripada 32 sehingga kita tuliskan 18 pada kulit M.

Setelah kulit M terisi 18 maka elektron yang tersisa sebanyak 10 (28 – 18 = 10) buah elektron.

Karena elektron yang tersisa 10 buah elektron, ingat bahwa 10 lebih besar daripada 8 dan lebih kecil daripada 18 sehingga kita tuliskan 8 pada kulit N.

Sisa 2 elektron kita tuliskan pada kulit O.

Nah, cobalah menuliskan konfigurasi elektron atom-atom berikut:

₁₈Ar; ₁₉K; ₃₆Kr; ₃₈Sr; ₅₂Te; ₅₄Xe; ₅₆Ba; ₈₃Bi; ₈₆Rn dan ₈₈Ra

Elektron valensi merupakan elektron yang terletak pada kulit terluar sehingga memiliki tingkat energi yang paling tinggi. Elektron valensi inilah yang berperan dalam reaksi kimia. Cara menentukan jumlah elektron valensi, yaitu dengan menentukan konfigurasi elektronnya terlebih dahulu sehingga dapat diketahui jumlah elektron kulit terluarnya.

Contoh:

Elektron valensi akan berperan dalam penentuan golongan suatu unsur dalam sistem periodik. Pada saat ini kita hanya belajar menentukan golongan Utama (A) saja sementara penentuan golongan Transisi (B) menggunakan aturan subkulit.

Periode dan Golongan

Golongan menempati lajur tegak dalam sistem periodik modern. Golongan berkaitan dengan jumlah elektron valensi yang dimiliki atom unsur tersebut. Unsur-unsur dalam satu golongan memiliki sifat-sifat yang mirip. Pada golongan utama terdapat 8 golongan yaitu:

Golongan I A (kecuali H) disebut golongan alkali

Golongan II A disebut golongan alkali tanah

Golongan III A disebut golongan boron-alumunium

Golongan IV A  disebut golongan karbon-silikon

Golongan V A disebut golongan nitrogen-fosfor

Golongan VI A disebut golongan oksigen-belerang

Golongan VII A disebut golongan halogen

Golongan VIII A disebut golongan gas mulia

Perhatikan contoh sebelumnya:

Berarti atom Ar terletak pada golongan VIII A.

Contoh:

Penentuan Periode dilakukan dengan menghitung jumlah kulit yang terisi elektron. Contoh:

Perhatikan bahwa jumlah kulit yang terisi elektron adalah 3 kulit sehingga Ar terdapat pada periode 3.

Contoh:

Memahami Konfigurasi Elektron pada Pelajaran Kimia 10 (Unsur Golongan Utama)

Konfigurasi elektron atau susunan elektron dalam orbital-orbitalnya adalah bahasan penting dalam memahami beberapa konsep kimia. Oleh karena itu sejak kelas 10 SMA, siswa sudah diperkenalkan tentang konfigurasi elektron itu. Hal ini akan diperdalam di kelas 11, dan penerapan lebih lanjut akan ditemui pada bahasan-bahasan berikutnya.

Pada saat di kelas 10 beberapa buku mengenalkan tentang konfigurasi elektron ini hanya sebatas konfurasi elektron pada unsur utama (golongan A) saja yaitu berapa jumlah kulit yang dimiliki sebuah atom dan berapa elektron valensinya. Secara umum jumlah elektron maksimal pada tiap kulit bisa menggunakan aturan 2n², dimana n adalah kulit ke-n. Sepertinya sederhana, namun pada praktiknya siswa tidak dengan mudah menerapkan aturan tadi kalau tidak disertai contoh-contoh. Jadi setiap kulit itu maksimal hanya boleh terisi elektron sebanyak 2n², jika ada lebihnya maka diisikan pada kulit berikutnya. Kulit berikutnya ini juga mengikuti aturan 2n² ini.

Misalnya:

Konfigurasi elektron ₆C (atom C dengan nomor atom 6)

₆C = 2 4 → atom C mempunyai 2 kulit, di mana kulit pertama terisi 2 elektron dan kulit ke-2 terisi 4 elektron.

Konfigurasi elektron ₁₉K (atom K dengan nomor atom 19)

₁₉K = 2 8 9 → inilah yang terjadi ketika siswa bersikukuh mengikuti aturan 2n² tadi dan siswa tidak bisa disalahkan, karena dalam beberapa penjelasan di awal setiap buku bahwa pada kulit ke-3 itu maksimal boleh terisi elektron sebanyak 18 artinya boleh kurang dari 18. Nah pada konfigurasi ₁₉K = 2 8 9 kulit ke-3 terisi 9 elektron, faktanya tidak bolehkan elektron valensi suatu atom itu lebih dari 8. Oleh karena itu maka diperlukan penjelasan berikutnya bahwa jika pada elektron valensi lebih dari 8 maka ada ketentuan lain sehingga konfigurasi pada ₁₉K = 2 8 8 1.

Ketentuannya lain itu sebagai berikut:

    1.     Jika sisa elektron lebih dari 8 dan kurang dari 18 maka harus diuraikan menjadi “8” dan sisanya lagi diisikan pada kulit ke-berikutnya.

   2.     Lebih dari 18 dan kurang dari 32 maka harus diuraikan menjadi 18 dan sisanya selanjutnya mengikuti ketentuan nomor 1, tetapi kalau masih sama atau lebih dari 18 maka diuraikan lagi menjadi 18 dan sisanya selanjutnya mengikuti ketentuan no 1.

   3.     Lebih dari 32 maka harus diuraikan menjadi 32 dan sisanya selanjutnya mengikuti ketentuan nomor 2.

Contoh penerapan ketentuan-ketentuan itu sebagai berikut:

₃₁Ga = 2 8 18 3 → perhatikan ini sesuai dengan ketentuan nomor 2, sampai pada kulit ke-3 tersisa 21 elektron (2 8 21), karena 21 itu lebih dari 18 tetapi kurang dari 32 maka pada kulit ke-3 itu harus diuraikan menjadi 18, dan sisanya 3 elektron harus diletakkan pada kulit ke-4.

₅₃I = 2 8 18 18 7→ perhatikan ini sesuai dengan ketentuan nomor 2, sampai pada kulit ke-3 karena maksimal hanya boleh terisi 18 elektron maka sisanya 25 elektron, dan ini harus diuraiakan lagi sesuai ketentuan no 2 (karena sisanya (25) lebih dari 18 dan kurang dari 32) sehingga pada kulit ke-4 hanya terisi 18 elektron juga dan sisanya diisikan pada kulit ke-4 yaitu sebanyak 7 elektron.

₈₅At = 2 8 18 32 18 7→ sampai pada kulit ke-1 sampai ke-4 ini pengisian elektron maksimal akan sesuai dengan kaidah 2n², namun kulit berikutnya akan berlaku ketentuan di atas. perhatikan ini sesuai dengan ketentuan nomor 2, sampai pada kulit ke-3 karena maksimal hanya boleh terisi 18 elektron maka sisanya 25 elektron, dan ini harus diuraiakan lagi sesuai ketentuan no 2 (karena sisanya (25) lebih dari 18 dan kurang dari 32) sehingga pada kulit ke-4 hanya terisi 18 elektron juga dan sisanya diisikan pada kulit ke-4 yaitu sebanyak 7 elektron.

Ingat ketentuan tadi hanya berlaku untuk unsur di golongan A saja. Jadi kalau nomor atom yang diketahui 21-30, 38-48, 57-80, 89-112 (diluar dari nomor atom golongan utama) maka aturan di atas tidak berlaku, mungkin unsur tersebut masuk golongan unsur transisi (golongan B) atau transisi dalam (golongan aktinida atau lantanida)

Hal penting untuk diperhatikan bahwa elektron valensi unsur golongan utama (golongan A) tidak boleh lebih dari 8 elektron (maksimal 8). Bagaimana jika masih lebih dari 8 yah ikuti aturan di atas.

Bagaimana cara menentukan periode dan golongan setelah tahu konfigurasi elektronnya?

§  Periode ditentukan berdasarkan jumlah kulit.

§  Golongan ditentukan berdasarkan jumlah elektron valensi (elektron di kulit terluar/terakhir)

Contoh: ₆C = 2 4 ; Karena memiliki 2 kulit maka dalam tabel sistem periodik aton C terletak pada periode ke-2. Elektron valensi adalah 4, dengan demikian atom C pada tabel sistem periodik berada pada golongan IV-A.

Untuk mengecek konfigurasi elektron, serta letak periode dan golongan setiap unsur dengan nomor atom yang diketahui silahkan mengunjungi situs http://ptable.com.

Atau dapat juga melihat pada pranala berikut (dapat di-download dengan klik gambar atau klik kanan dan Save As… Ukuran file 272 KB format PDF)

Click di sini

sumber:

1.     ilmukimia.org

2.     kimsman1sbw.wordpress.com

3.     urip.wordpress.com