Konfigurasi Elektron dan Sistem Periodik Unsur

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron adalah susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul, atau struktur fisik lainnya. Elektron berada pada lintasan (kulit) tertentu saat mengelilingi inti atom. Kulit terdiri atas K, L, M, N, dan seterusnya. Jumlah elektron maksimum pada kulit ke-n= 2n². Di dalam satu kulit terdiri atas  satu atau beberapa subkulit. Jenis-jenis subkulit meliputi subkulit s (mempunyai satu orbital untuk menampung maksimal 2 elektron), subkulit p (mempunyai 3 orbital untuk menampung maksimal 6 elektron), subkulit d (mempunyai 5 orbital untuk menampung 10 elektron, dan subkulit f (mempunyai 7 orbital untuk menampung 14 elektron). Di dalam satu subkulit terdiri atas satu atau beberapa orbital.  Satu orbital menampung maksimal dua elektron. Orbital digambarkan dalam bentuk kotak, sedangkan elektron di digambarkan dalam bentuk panah setengah yang mengarah ke atas atau ke bawah (berlawanan). Misal      

↑↓

         .

Penentuan konfigurasi elektron atom menurut tiga aturan berikut.

1.      Prinsip Aufbau

Pengisian elektron dalam orbital selalu dimulai dari orbital dengan tingkat energi rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi.

1s

2s   2p

3s   3p   3d

4s   4p   4d   4f

5s   5p   5d   5f

6s   6p   6d

7s   7p

Urutan pengisian orbital elektron

Konfigurasi elektron dapat ditulis dengan lambang gas mulia.

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6

4s2 3d10 4p6

5s2 4d10 5p6

6s2 4f14 5d10 6p6

7s2 5f14 6d10 7p6

    [He]   [Ne]         [Ar]                        [Kr]              [Xe]                     [Rn]

      2       10             18                        36                 54                      86

Subkulit yang penuh (d¹⁰) atau setengah penuh (d⁵) bersifat lebih stabil sehingga struktur d9 atau d4 tidak dimiliki oleh atom-atom.

Elektron valensi adalah jumlah elektron pada subkulit dengan harga n terbesar yang digunakan untuk pembentukan ikatan kimia.

2.      Prinsip Larangan Pauli

Dalam satu atom tidak boleh ada dua elektron yang mempunyai empat bilangan kuantum yang sama.

3.      Kaidah Hund

Pengisian orbital-orbital dalam satu subkulit, pada awalnya elektron menempati seluruh orbital dengan spin yang sama, baru kemudian berpasangan.

A.    Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum adalah bilangan-bilangan yang menyatakan lokasi suatu elektron di dalam atom sehingga elektron tersebut dapat dibedakan dengan elektron yang lain. Bilangan kuantum dibagi menjadi empat sebagai berikut.

1.      Bilangan kuantum utama (n)→ tingkat energi utama atau kulit atom (nomor kulit).

Lambang kulit	K	L	M	N	dan seterusnya
Harga n	1	2	3	4

2.      Bilangan kuantum azimuth (l)→ subkulit (nomor subkulit).

Lambang subkulit	s	p	d	f	dan seterusnya
Harga l	0	1	2	3

3.   Bilangan kuantum magnetik (m)→ orbital (nomor orbital).

Harga m berkisar dari –l sampai +l.

Contoh:

Subkulit                       :  s        p                      d                           f

Diagram orbital           :

Nilai m                        :  0    -1 0 +1        -2 -1 0 +1 +2    -3 -2 -1 0 1 2 3

4.      Bilangan kuantum spin (s)→ arah perputaran atau rotasi elektron.

s= +1/2= ↑

s= -1/2= ↓

B.     Sistem Periodik Unsur

1. Periode dan Golongan

Satu periode merupakan baris untuk meletakkan unsur-unsur yang jumlah kulitnya sama. Jadi, nomor periode= nomor kulit.

Satu golongan merupakan kolom untuk meletakkan unsur-unsur yang mempunyai struktur elektron terluar (elektron valensi) sama. Jadi, nomor golongan= jumlah elektron valensi.

                                                                              golongan

Periode

Berdasarkan jenis orbital yang ditempati oleh elektron terakhir, unsur-unsur dalam sistem periodik dibagi menjadi empat blok sebagai berikut.

a.       Blok s: konfigurasi elektronnya berakhir di orbital s (unsur-unsur golongan IA, IIA, dan helium).

b.      Blok p: konfigurasi elektronnya berakhir di orbital p (unsur-unsur golongan IIIA hingga VIIIA).

c.       Blok d: konfigurasi elektronnya berakhir di orbital d (unsur-unsur golongan transisi atau golongan B).

d.      Blok f: konfigurasi elektronnya berakhir di orbital f (unsur-unsur golongan lantanida dan aktinida).

Unsur-unsur dibagi menjadi tiga kelompok untuk menentukan nomor golongan.

a.   Unsur-unsur utama (golongan A)→ pengisian elektronnya berakhir pada subkulit s atau p (nomor golongan= jumlah elektron s atau s + p).

Golongan	Nama Golongan	Jembatan Keledai Unsur	Elektron Terluar
IA	Alkali	Hj LiNa Ke Rembang Cos Frustasi	s1
IIA	Alkali tanah	Bebek Mang Caca Sering Banget Ramai	s2
IIIA	Boron	Bu Ali Gaul Ini Telepon Uut	s2 p1
IVA	Karbon	Cowok Siapa Genit Senang Perubahan BUruq	s2 p2
VA	Nitrogen	Nara Pidana Asal Subang Bingung	s2 p3
VIA	Oksigen	Oza Suka Sedih Teringat Ponakan	s2 p4
VIIA	Halogen	FaCial Bersih Indahkan HAti	s2 p5
VIIIA	Gas mulia	Heboh Neriakin Artis Karena XeRen	s2 p6 Catatan: Unsur He (1s2) termasuk gas mulia (golongan VIIIA)

b.   Unsur-unsur transisi (Golongan B)→ pengisian elektronnya berakhir pada subkulit d (nomor golongan= jumlah elektron s + d).

Golongan	Elektron Terluar
IB	s2 d9
IIB	s2 d10
IIIB	s2 d1
IVB	s2 d2
VB	s2 d3
VIB	s2 d4
VIIB	s2 d5
VIIIB	s2 d6, s2 d7, dan s2 d8

c.   Unsur-unsur transisi dalam→ pengisian elektronnya berakhir pada subkulit f.

      Unsur ini meliputi:

1)      Unsur-unsur lantanoida (berakhir pada 4f)

2)      Unsur-unsur aktinoida (berakhir pada 5f)

2.   Sifat Keperiodikan Unsur

      Sifat-sifat keperiodikan meliputi beberapa hal sebagai berikut.

a.   Jari-jari atom: jarak dari inti atom hingga kulit terluar.

      Jari-jari atom dari bawah ke atas dan dari kiri ke kanan semakin kecil.

b.   Energi ionisasi: energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron terluar.

      Semakin kecil energi ionisasi maka atom semakin mudah melepaskan elektron. Energi ionisasi dari bawah ke atas dan dari kiri ke kanan semakin besar.

c.   Keelektronegatifan: kemampuan atom untuk menarik (menangkap) elektron.

      Semakin besar keelektronegatifan maka atom semakin mudah menangkap elektron. Keelektronegatifan dari bawah ke atas dan dari kiri ke kanan semakin besar.

d.   Sifat Logam

      Sifat logam dari bawah ke atas dan dari kiri ke kanan semakin berkurang.

e.   Kereaktifan

      Unsur-unsur logam semakin ke atas dan ke kanan semakin kurang reaktif. Unsur-unsur nonlogam semakin ke atas dan ke kanan semakin reaktif.

f.    Titik Leleh dan Titik Didih

      Unsur-unsur logam semakin ke atas dan ke kanan mempunyai titik leleh dan titik didih yang semakin tinggi. Unsur-unsur nonlogam semakin ke atas dan ke kanan mempunyai titik leleh dan titik didih semakin rendah.

g.   Afinitas elektron: besarnya energi yang dibebaskan satu atom netral dalam wujud gas.

Semakin besar energi yang dibebaskan suatu atom, semakin mudah atom-atom tersebut menangkap elektron. Afinitas elektron dari bawah ke atas dan dari kiri ke kanan semakin besar.