Fistom.docx

BAB 1 PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Dalam Fisika atom dan kimia kuantum, konfigurasi elektron adalah susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul, dan struktur fisik lainya. Sama seperti partikel elementer lainya, partikel patuh pada hukum mekanika kuantum dan menampilkan sifat-sifat bakpartikel maupun bak-gelombang. Secara formal keadaan kuantum elektron ditentukan oleh fungsi gelombangnya, yaitu sebuah fungsi ruang dan waktu yang bernilai kompleks. Elektron-elektron dapat berpindah dari stau aras energi ke aras energi lainya dengan emisi atau absorbsi energi atau kuantum energi dalam bentuk foton. Oleh kerena asa larangan Pauli, tidak boleh ada lebih dari dua elektron yang memenuhi sebuah orbital atom, sehingga elektron hanya akan loncat dari satu orbital ke orbital lainya jika terdapat kekeosongan di dalamnya. Pengetahuan akan konfigurasi elektron atom-atom sangat berguna dalam memantu pemahaan struktur tabel periodik unsur-unsur. Konsep ini juga berguna dalam menjelaskan ikatan kimia yang menjaga atom-atom akan tetap stabil.

1

B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalahnya adalah sebagai berikut: 1. Apa itu konfigurasi elektron? 2. Bagaimana sejarah konfigurasi elektron? 3. Bagaimana hubungan kulit dan subkulit

dalam konfigurasi

elektron? 4. Apa notasi konfigurasi elektron? 5. Bagaimana peraturan untuk menentukan konfigurasi elektron? 6. Bagaimana hubungan konfigurasi elektron dengan sistem periodik? 7. Bagaimana penyimpangan yang terjadi pada konfigurasi elektron?

C. Tujuan Makalah Dari rumusan masalah di atas maka tujuan makalahnya yaitu: 1. Mengetahui pengertian konfigurasi elektron. 2. Menegtahui sejarah konfigurasi elektron. 3. Mengetahui hubungan kulit dan subkulit

dalam konfigurasi

elektron. 4. Mengetahui notasi konfigurasi elektron. 5. Mengetahui peraturan untuk menentukan konfigurasi elektron 6. Menjelaskan hubungan konfigurasi elektron dengan sistem periodik. 7. Mengetahui penyimpangan yang terjadi pada konfigurasi elektron.

2

BAB II PEMBAHASAN

A. Pengertian Konfigurasi Elektron Konfigurasi elektron adalah penempatan elektron dalam suatu atom menurut urutan tertentu sesuai dengan energi elektron bersangkutan. Pengetahuan atas konfigurasi elektron atom-atom sangat berguna dalam membantu pemahaman struktur tabel periodik unsur-unsur. Konsep ini juga beguna dalam menjelaskan ikatan kimia yang menjaga atom-atom tetap bersama. B. Sejarah Konfigurasi Elektron Awalnya, Neils Bohr mengajukan model atom Bohr yang mana kulit-kulit elektronnya berbentuk orbit dengan jarak yang tetap dari inti atom. Konfigurasi awal Bohr berbeda dengan yang sekarang ini digunakan: misalnya sulfur berkonfigurasi 2.4.4.6 daripada 1s2 2s2 2p2 dst. Satu tahun kemudian, E.C Stoner memasukkan bilangan kuantum ketiga ke dalam deskripsi kulit elektron dan dengan benar memprediksi struktur sulfur sebagai 2.8.6. Tetapi baik Bohr maupun Stoner tidak dapat menjelaskan dengan baik perubahan spektra atom dan medan magnet.Lalu, dengan meminta bantuan Wolfgang Pauli, yang menyadari bahwa efek Zeeman diakibatkan oleh elektron terluar atom. Ia juga dapat menghasilkan kembali struktur kulit stoner yang benar dengan pemasukan sebuah bilangan kuantum keempat.Persamaan lainnya yaitu Schodinger menghasilkan tiga dari empat bilangan kuantum sebagai konsekuensi penyelesaian untuk atom Hidrogen.

Penyelesaian ini menghasilkan orbital-orbital atom yang dapat kita temukan dalm buku-buku teks kimia. Kajian spektra atom dapat ditentukan secara eksperimen yang pada akhirnya menghasilkan

3

kaidah empiris untuk urutan orbital atom mana yang terlebih dahulu diisi elektron. C. Kulit dan Subkulit dalam Konfigurasi Elektron Konfigurasi elektron didasari oleh model atom Bohr dan masih digunakan untuk menjabarkan kulit dan subkulit selain pemahaman mekanika kuantum yang lebih kompleks. Konfigurasi elektron di setiap kulit atom dapat terisi elektron maksimum 2n2, dimana n adalah urutan kulit atom. 

Jika n = 1 maka 2n2 sama dengan 2 elektron



Jika n = 2 maka 2n2 sama dengan 8 elektron



Jika n = 3 maka 2n2 sama dengan 18 elektron



Jika n = 4 maka 2n2 sama dengan 32 elektron Setiap kulit memiliki lambang dimana K sama dengan kulit

pertama dekat dengan inti atom, L setelahnya, M setelah L, dan N setelah M. Banyaknya kulit yang terisi elektron menunjukkan periode. Elektron disusun sedemikian rupa pada masing-masing kulit dan diisi maksimum sesuai daya tampung kulitnya. Jika masih ada sisa elektron yang tidak bisa lagi ditampung pada kulit tersebut maka diletakkan pada kulit selanjutnya. Subkulit adalah sebuah tempat di dalam kulit yang berisi bilangan azimuth yaitu ℓ. Nilai dari ℓ (0, 1, 2, atau 3) sesuai dengan masing-masing label s, p, d, dan f. Jumlah maksimum elektron yang bisa ditempatkan di sebuah subkulit dirumuskan sebagai 2(2ℓ+1). Pada subkulit s maksimum 2, 6 elektron pada subkulit p, 10 pada subkulit d, dan 14 pada subkulit f. Jumlah elektron yang dapat mengisi setiap kulit dan masingmasing subkulit muncul dari perhitungan mekanika kuantum, terutama prinsip larangan Pauli, dimana tidak ada dua elektron di satu atom yang memiliki nilai bilangan kuantum yang sama.

4

D. Notasi Kofigurasi Elektron Ahli fisika dan ahli kimia menggunakan notasi standar untuk mengetahui konfigurasi elektron dari sebuah atom dan molekul. Untuk atom, notasinya terdiri dari urutan orbital atom (contoh: untuk fospor urutannya adalah 1s, 2s, 2p, 3s, 3p) dengan nomor elektron mengisi masing-masing orbital dalam format superscript. Contoh, hidrogen memiliki satu elektron dalam orbital s kulit pertama, jadi konfigurasinya ditulis 1s1. Litium memiliki dua elektron di subkulit 1s dan satu elektron di subkulit 2s sehingga konfigurasi elektronnya ditulis 1s2 2s1 (dibaca “satu-s-dua, dua-s-satu”). Fosfor dengan nomor atom 15 memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. Konfigurasi elektron pada molekul ditulis dengan cara yang sama. Umumnya hurup orbital (s, p, d, f) dicetak miring meskipun IUPAC merekomendasikan huruf normal. Huruf yang dicetak miring saat ini digunakan untuk mewakili salah satu kategori garis spektrum seperti “sharp”, “principal”, “diffuse”, dan “fundamental”.

Penyingkatan Konfigurasi Elektron Untuk atom dengan banyak elektron, notasi ini dapat menjadi sangat panjang. Maka dari itu, diperlukan sebuah singkatan untuk mewakili notasi tertentu. Gas mulia (2 He, 10 Ne, 18 Ar, 36 Kr, 54 Xe, dan 86 Rn) bisa digunakan untuk mewakili notasi tertentu. Misalnya fosfor yang salah satu bagian notasinya diwakili oleh neon (1s2 2s2 2p6) sehingga menjadi [Ne] 3s2 3p3. Kaidah ini sangat berguna untuk membantu memahami konfigurasi elektron yang panjang.

Aturan Penuh Setengah Penuh Sifat ini berhubungan erat dengan hibridisasi elektron. Aturan ini menyatakan bahwa “suatu elektron mempunyai kecenderungan untuk berpindah orbital apabila dapat membentuk susunan elektron yang lebih stabil”. Untuk konfigurasi elektron yang berakhir pada sub kulit d berlaku aturan penuh dan setengah penuh.

5

Contohnya adalah sebagai berikut: 24Cr

= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 menjadi 24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

4s1 3d5. Dari contoh diatas terlihat apabila 4s diisi 2 elektron maka 3d kurang satu elektron untuk menjadi setengah penuh. Maka elektron dari 4s akan berpindah ke 3d.

Konfigurasi Elektron Ion Ion positif terbentuk dari atom netral dengan melepas elktron pada kulit terluarnya. Penulisannya : 

Ion positip Lx+ yang artinya melepaskan elektron sebanyak x



Ion negatip Ay- yang artinya menangkap elektron sebanyak y

Ion negatif terbentuk dari atom netral dengan menarik elektron untuk mengisi orbit dari subkulit terluar yang belum penuh. Cl (Z=17): (Ne) 3s2 3p5 Cl- : (Ne) 3s2 3p6 S (Z=16): (Ne) 3s2 2p4 S2+ : (Ne) 3s2 2p6 E. Peraturan Untuk Menetukan Konfigurasi Elektron Dalam penentuan konfigurasi sebuah atom, tidak bisa kita dengan

mudahnya

melakukannya

tanpa

mengetahui

aturan-

aturannya. Ada 3 aturan yang harus diperhitungkan yaitu asas aufbau, larangan pauli dan kaidah hund. 1. Asas Aufbau Menurut asas aufbau, elektron mempunyai kecenderungan untuk menempati subkulit yang tingkat energinya terendah. Besarnya tingkat orbital bergantung pada harga bilangan kuantum utama (n) dan bilangan kuantum azimuth (l). Orbital dengan harga n+ l lebih besar mempunyai

6

tingkat energi lebih besar. Bila harga n+ l sama maka orbital yang mempunyai harga n lebih besar mempunyai energi yang lebih besar. Urutan tingkat energi dalam pengisian elektron sebagai berikut . Subkulit 1s

2s

2p

3s

3p

3d

4s

4p

4d

4f

n

1

2

2

3

3

3

4

4

4

4

l

0

0

1

0

1

2

0

1

2

3

n+l

1

2

3

3

4

5

4

5

6

7

2. Larangan Pauli Asas larangan pauli menyebutkan tidak mungkin dalam sebuah atom ada dua elektron dengan harga keempat bilangan kuantum yang sama. Maksudnya, dalam sebuah atom, dua buah elektron mungkin memiliki harga n, l, dan ml yang sama, tetapi harga s-nya pasti berbeda. Jadi, larangan pauli menjelaskan suatu orbital maksimum yang hanya dapat ditempati dua elektron yang arah spinnya berlawanan. Dengan demikian, jumlah maksimum elektron adalah sebagai berikut: 

Subkulit s terdiri dari 1 orbital, dapat ditempati oleh maksimum 2 elektron



Subkulit p terdiri dari 3 orbital, dapat ditempati maksimum 6 elektron



Subkulit d terdiri dari 5 orbital, dapat ditempati maksimum 10 elektron



Jumlah maksimum elektron pada kulit ke –n = 2n2.

3. Kaidah Hund Pada pengisian elektron dalam orbital-orbital yang tingkat energinya sama, elektron tidak boleh berpasangan sebelum masing-masing orbital terisi oleh satu elektron pengisian ke atas dulu, kalau sudah penuh baru ke bawah.

7

Contoh konfigurasi elektron unsur C (Z = 6). Pengisiannya sebagai berikut : 2 elektron menempati orbital subkulit 1s berikutnya 2 elektron menempati 2s dan sisanya 2 elektron menempati orbital-orbital 2p secara paralel. ↑↓

↑↓

1s2

↑

2s2

↑

2p2

F. Hubungan Konfigurasi Elektron dan Sistem Periodik Konfigurasi

elektron

dengan

sistem

periodek

unsur

selalu

berkesinambungan satu sama lainnya. Dari konfigurasi elektron suatu aton dapat diperkirakan letak unsur dalam tabel periodiknya. Konfigurasi sesungguhnya harus ditentukan dengan percobaan.

a. Menentukan Golongan dan Periode Tabel Periodik Suatu Unsur dengan Konfigurasi Elektron Konfigurasi elektron juga dapat digunakan untuk menentukan letak suatu unsur pada tabel periodik. Golongan suatu unsur ditentukan dengan menggunakan tabel seperti dibawah. Subkulit s1

Golongan IA

8

s2

II A

s2

p1

III A

s2

p2

IVA

s2

p3

VA

s2

p4

VI A

s2

p5

VII A

s2

p6

VIIIA

s1

d1

III B

2

d

2

IVB

s2

d3

VB

s1

d5

VIB

s2

d5

VIIB

s2

d6

s2

d7

s2

d8

s1

d10

IB

s2

d10

II B

s

VIIIB

Bila subkulit terakhirnya pada s atau p maka unsur tersebut termasuk golongan A (utama). Sedangkan bila subkulit terakhirnya pada d maka unsur tersebut termasuk golongan B (transisi). Berikut adalah contoh menentukan golongan dan periode suatu unsur dengan konfigurasi elektron: 24Cr

= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

Berdasarkan konfigurasi elektron diatas, maka letak unsur adalah pada golongan VI B periode 4. G. Penyimpangan Konfigurasi Elektron a. Penyimpangan Konfigurasi Elektron pada Orbital

9

Penyimpangan pada orbital subkulit d dikarenakan orbital yang setengah penuh (d5) atau penuh (d10) bersifat lebih stabil dibandingkan dengan orbital yang hampir setengah penuh (d4) atau hampir penuh (d8 atau d9). Dengan demikian, jika elektron terluar berakhir pada d4, d8, atau d9, maka satu atau semua elektron pada orbital s pindah ke orbital d. Dibawah ini adalah beberapa contoh penyimpangan orbital d Unsur

Konfigurasi Elektron Teoritis

Kenyataan Eksperimen 2

4

[Ar] 4s1 3d5

24Cr

[Ar] 4s 3d

29Cu

[Ar] 4s2 3d9

[Ar] 4s1 3d10

42Mo

[Kr] 5s2 4d4

[Kr] 5s1 4d5

47Ag

[Kr] 5s2 4d9

[Kr] 5s1 4d10

b. Penyimpangan Konfigurasi Elektron pada Orbital f Pada orbital f, sebagaimana dengan penyimpangan konfigurasi dalam orbital d, maka konfigurasi elektron yang berakhir pada orbital f juga mengalami penyimpangan. Penyimpangan disebabkan oleh tingkat energi orbital saling berdekatan dan hampir sama. Penyimpangan ini berupa berpindahnya satu atau dua elektron dari orbital f ke orbital d. Dibawah ini adalah beberapa contoh penyimpangan orbital f. Unsur

Konfigurasi Elektron Teoritis

Kenyataan Eksperimen

[Xe] 6s2 4f1

57La

10

[Xe] 5d1 6s2

64Gd

[Xe] 6s2 4f8

[Xe] 4f 7 5d1 6s2

89Ac

[Rn] 7s2 5f1

[Rn] 6d1 7s2

90Th

[Rn] 7s2 5f2

[Rn] 6d2 7s2

92 U

[Rn] 7s2 5f4

[Rn] 5f3 6d1 7s2

93Np

[Rn] 7s2 5f4

[Rn] 5f4 6d1 7s2

11

Contoh Soal 1. Tentukan diagram orbital yang paling tepat untuk elektro terakhir dari unsur 27X13! (Ar =18, Kr = 36, Ne = 10) Penyelesaian: Hal pertama dilakukan adalah menentukan susunan elektron dalam atom unsur X berdasarkan aturan Hund dan menghubungkanya dengan unsur-unsur yang diketahui dalam soal. Kerena nomor atom unsur X adalah 13, maka unsur yang mungkin digunakan untuk menyatakan konfigurasi elektron X adalah Ne dengan nomor atom 10 10Ne

:2 8

13X

:2 8 3 →

13X

:

13X

: [Ne] 3

↑↓

↑

2. Tentukan jumlah elektron tidak berpasangan dalam ion X+2! (nomor atom X=27) Penyelesaian: X : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 X+2 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s0 ↑↓

↑↓

1s2

2s2

↑↓ ↑↓ ↑↓ 2p6

↑↓ 3s2

↑↓ ↑↓ ↑↓ 3p6

4s0

jadi jumlah elektron yang tidak berpasangan adalah 3

12

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 3d7

BAB IV PENUTUP

A. Kesimpulan Konfigurasi elektron merupakan susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul dan struktur fisik lainnya. Pengetahuan atas konfigurasi elektron atom-atom sangat berguna dalam membantu pemahaman struktur tabel periodik unsur-unsur, juga beguna dalam menjelaskan ikatan kimia yang menjaga atom-atom tetap bersama. B. Saran Sebagai bahan pembelajaran yang menjadi dasar untuk dapat mempelajari konfigurasi elektron dilaksanakan dengan sebaik mungkin.

13

DAFTAR PUSTAKA

Keenan, Charles W. et. al, - Pudjaatmaka. 1999. Ilmu Kimia Universitas (terjemahan). Jakarta: Erlangga

Sudarmo, Unggul. 2013. Kimia untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Erlangga

14