Home / Kimia / Konfigurasi Elektron

Konfigurasi Elektron

  • 11 min read
Loading...

Penulis : Yoga Romdoni Mahasiswa FMIPA UI Jurusan Kimia 2016

Pengertian Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron suatu atom adalah representasi dari susunan elektron yang didistribusikan di antara kulit dan subkulit orbital.  Secara umum, konfigurasi elektron digunakan untuk menggambarkan orbital-orbital atom dalam keadaan dasarnya, tetapi juga dapat digunakan untuk mewakili atom yang telah terionisasi menjadi kation atau anion.

Konfigurasi Elektron Model Atom Bohr

Model Bohr menunjukkan atom memiliki inti atom yang mengandung proton dan neutron dengan elektron bergerak membentuk lintasan melingkar pada jarak tertentu dari inti. Elektron yang mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu disebut dengan orbit atau kulit elektron. Elektron dapat berpindah dari kulit yang satu ke kulit yang lain dengan memancarkan atau menyerap energi.

konfigurasi elektron atom bohr

Lintasan elektron yang dekat dengan inti atom mempunyai energi yang paling rendah. Semakin jauh lintasan elektron, semakin tinggi tingkat energinya. Lintasan elektron ini disebut juga sebagai kulit elektron dimana

Loading...
kulit yang paling dekat dengan inti disebut dengan kulit K, kulit kedua L, kulit ketiga M, kulit keempat adalah N dan seterusnya.Tiap kulit elektron hanya dapat ditempati oleh maksimum 2n2 elektron.

Nomor Kulit

Nama Kulit

Jumlah Elektron Maksimum

1

K

2 elektron

2

L

8 elektron

3

M

18 elektron

4

N

32 elektron

5

O

50 elektron

6

P

72 elektron

7

Q

98 elektron

Sebagai contoh tentukan konfigurasi elektron bohr dari unsur karbon dengan nomor atom 6. Kulit K terisi 2 elektron sehingga elektron sisa yang menempati kulit L adalah 4. Jadi konfigurasi karbon adalah 2, 4.

Untuk atom dengan nomor atom lebih dari 20, maka konfigurasi elektronnya ditentukan dengan:

  1. Kulit pertama dan kedua (K dan L) terlebih dahulu diisi dengan masing-masing jumlah elektron maksimum.
  2. Kulit ketiga (M) pengisian jumlah elektronnya yaitu
  • jika elektron yang tersisa > 18 maka kulit ketiga diisi dengan 18 elektron
  • jika elektron yang tersisa diantara 8 – 18 elektron maka kulit ketiga diisi dengan 8 elektron
  • jika elektron yang tersisa < 8 maka kulit ketiga diisi dengan sisanya

3. Kulit keempat (N) konsep pengisian elektronnya hampir sama dengan kulit ketiga yaitu

  • jika elektron yang tersisa > 32 maka kulit ketiga diisi dengan 32 elektron
  • jika elektron yang tersisa diantara 18 – 32 maka kulit ketiga diisi dengan 18 elektron
  • jika elektron yang tersisa diantara 8 – 18 elektron maka kulit ketiga diisi dengan 8 elektron
  • jika elektron yang tersisa < 8 maka kulit ketiga diisi dengan sisanya

Sebagai contoh tentukan konfigurasi elektron bohr dari unsur natrium dengan nomor atom 20.

Kulit K terisi 2 elektron, kulit L terisi 8 elektron. Pada kulit M tersisa 10 elektron, sehingga kulit ketiga atau M akan terisi 8 elektron dan kulit N terisi sisanya yaitu 2. Jadi konfigurasi elektronnya adalah 2, 8, 8, 2.

Dari konfigurasi ini dapat diketahui jumlah kulit yang dimiliki suatu atom dan jumlah elektron pada masing-masing kulit. Jumlah elektron yang menempat kulit terluar disebut dengan elektron valensi. Contohnya K memiliki konfigurasi 2, 8, 8, 1 sehingga elektron valensinya adalah 1. Konfigurasi elektron dengan model Bohr memiliki keterbatasan dalam hal penentuan golongan atom khususnya pada golongan B.

Konfigurasi Elektron Model Mekanika Kuantum/ Berdasarkan Asas Aufbau

Konfigurasi elektron setiap unsur memiliki keunikan tersendiri dalam posisinya di tabel periodik. Setiap orbital dapat diwakili oleh blok tertentu pada tabel periodik. Blok-s adalah wilayah logam alkali dan alkali tanah (golongan IA dan IIA), blok-d adalah logam transisi atau logam golongan B, blok-p adalah unsur grup utama dari golongan IIIA hingga VIIIA, dan blok-f adalah seri lantanida dan aktinida.

tabel konfigurasi elektron
tabel konfigurasi elektron

Aturan Penentuan Konfigurasi Orbital Elektrom

Elektron mengisi orbital dengan cara meminimalkan energi atom. Oleh karena itu, elektron dalam atom akan mengisi pada tingkat energi utama terendah hingga tingkat energi tertinggi (elektron semakin jauh dari inti sebanding dengan meningkatnya nomor atom). Urutan tingkatan yang diisi terlihat seperti berikut:

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

1.Prinsip Larangan Pauli

Larangan Pauli menyatakan bahwa tidak ada dua elektron yang dapat memiliki empat bilangan kuantum yang sama. Tiga jenis bilangan kuantum (n, l, dan ml) mungkin sama, tetapi bilangan kuantum spin harus berbeda. Orbital tunggal dapat menampung maksimum dua elektron, yang harus memiliki putaran berlawanan (Satu elektron berputar ke atas (ms = +1/2) dan yang lainnya akan berputar ke bawah (ms = -1/2)).

Sebagai contoh adalah konfigurasi antara hidrogen dan helium. Tiga bilangan kuantum pertama dari sebuah elektron adalah n = 1, l = 0, ml = 0. Hanya dua elektron yang dapat mengisi orbital ini, yaitu ms = -1/2 atau ms = +1/2. Nilai ms = -1/2 digunakan untuk atom hidrogen dan ms = +1/2 untuk atom helium. Sehingga konfigurasi elektronnya adalah untuk 1H : 1s1 dan 2He : 1s2

A picture containing clock  Description automatically generated

2. Aturan Hund

Aturan Hund menyatakan bahwa pengisian orbital dengan tingkat energi yang sama (terdegenerasi) yaitu orbital dalam satu subkulit mula-mula elektron akan menempati orbital secara sendiri-sendiri dengan spin yang paralel kemudian berpasangan. Hal ini bertujuan untuk meminimalkan tolak-menolak antara elektron tersebut.

Sebagai contoh adalah konfigurasi nitrogen dan oksigen. Konfigurasi elektronnya adalah 7N : 1s2 2s2 2p3 dan 8O : 1s2 2s2 2p4. Kita dapat lihat bahwa atom nitrogen yang memiliki 3 elektron terakhir akan mengisi orbital satu per satu atau setengah penuh. Sama halnya dengan nitrogen, pada atom oksigen pengisian elektron dimulai dari semua orbital kosong terlebih dahulu kemudian berpasangan.

A close up of a clock  Description automatically generated

3. Asas Aufbau

Asas Aufbau menyatakan bahwa dalam penulisan konfigurasi elektron, pengisian orbital dimulai dari tingkat energi yang lebih rendah ke energi yang lebih tinggi. Sehingga atom berada pada tingkat energi minimum.

A picture containing keyboard  Description automatically generated

Sebagai contoh unsur unsur pada periode 2 tabel periodik seperti B, C, N, O, F dan Ne memiliki konfigurasi elektron:

5B : 1s2 2s2 2p1

6C : 1s2 2s2 2p2

7N : 1s2 2s2 2p3

8O : 1s2 2s2 2p4

9F : 1s2 2s2 2p5

10Ne : 1s2 2s2 2p6

Terdapat beberapa penyimpangan pengisian elektron berdasarkan asas Aufbau dengan yang ditemukan berdasarkan percobaan. Sebagai contoh 24Cr dan 29Cu. Konfigurasi elektron berdasarkan Aufbau adalah:

24Cr : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4

29Cu : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9

Berdasarkan percobaan, konfigurasi elektron atom Cr dan Cu adalah

24Cr : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

Loading...
Loading...

29Cu : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada atom golongan transisi golongan B dan transisi dalam (lantanida dan aktinida) stabil untuk pengisian elektron penuh atau setengah penuh pada orbital.

Penulisan Konfigurasi Elektron

Secara garis besar penulisan konfigurasi elektron dimulai dengan menuliskan tingkatan energinya n atau kulit atom kemudian subkulitnya (s, p, d, dan f). Selanjutnya dengan mengisi jumlah elektron pada subkulit masing-masing. Jumlah total elektron menunjukkan nomor atomnya. Beberapa metode untuk menuliskan konfigurasi elektron:

1.Notasi spdf

Cara paling umum untuk menggambarkan konfigurasi elektron adalah dengan menulis distribusi elektron dalam notasi spdf. Penulisan dengan notasi spdf tidak dapat menggambarkan distribusi elektron di setiap orbital namun dapat menggambarkan jumlah total elektron di setiap tingkat energi dari superskrip yang mengikuti tingkat energi terkait. Sebagai contoh atom Yttrium. Yttrium berada di periode ke-5 dan memiliki nomor atom Z = 39. Tingkatan energinya berdasarkan asas Aufbau adalah 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d. Kemudian elektron pada masing-masing orbital akan terisi 2+2+6+2+6+2+10+6+2+1 = 39. Oleh karena itu konfigurasi elektron Yttrium adalah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d1.

2.Diagram Orbital

Diagram orbital merupakan cara visualisasi dalam merekonstruksi konfigurasi elektron dengan menunjukkan masing-masing orbital secara terpisah dan arah putaran pada elektron. Sebagai contoh adalah atom alumunium. Aluminium berada di periode ke-3 dan memiliki nomor atom Z = 13. Mula-mula menuliskan tingkatan energinya baik kulit maupun subkulitnya yaitu 1s, 2s, 2p, 3s, 3p. Subkulit s memiliki jumlah elektron maksimun dua dan subkulit p memiliki jumlah elektron maksimun enam. Sehingga masing-masing orbital akan terisi 2+2+6+2+1 = 13. Oleh karena itu konfigurasi elektron alumunium adalah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1. Penggambaran diagram orbitalnya yaitu:

A close up of a logo  Description automatically generated

3.Notasi Gas Mulia

Gas mulia memiliki golongan dengan atom yang paling stabil, dan dikenal relatif inert. Semua gas mulia memiliki subkulitnya yang terisi dan dapat digunakan untuk menyingkat konfigurasi elektron untuk atom berikutnya. Sebagai contoh atom vanadium. Vanadium adalah logam transisi pada periode keempat. Gas mulia yang mendahuluinya adalah argon (Ar, Z = 18), digunakan sebagai gas mulia referensi karena elektronnya sudah terisi. Untuk menentukan elektron sisa yang mengikuti, maka nomor atom dikurangi dengan gas mulia referensinya sehingga: 23 – 18 = 5. Penulisannya menjadi:

23V : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3

23V : [Ar] 4s2 3d3

Metode ini menjadi lebih sederhana dalam menggambarkan distribusi elektron sehingga dapat digunakan dalam menentukan elektron valensi dan sifat kimia tertentu.

Berikut adalah konfigurasi elektron atom-atom dalam tabel periodik:

 tabel periodik elektron atom

Pertanyaan Umum

  1. Apa yang dimaksud dengan konfigurasi elektron?

Jawab: Konfigurasi elektron adalah adalah representasi dari susunan elektron yang didistribusikan di antara kulit dan subkulit orbital.

2. Apa saja aturan yang digunakan dalam penentuan konfigurasi elektron?

Jawab: larangan Pauli, aturan Hund dan asas Aufbau

3. Berapakah jumlah elektron maksimum pada subkulit s, p, d, f?

Jawab:

Subkulit s (1 orbital) maksimum 2 elektron

Subkulit p (3 orbital) maksimum 6 elektron

Subkulit d (5 orbital) maksimum 10 elektron

Subkulit f (7 orbital) maksimum 14 elektron

Contoh Soal Latihan

  1. Tentukan konfigurasi elektron dari

a. P (nomor atom 15)

b. S2- (nomor atom 16)

Jawab:

a. Konfigurasi elektron model Bohr

15P : 2, 8, 5

Konfigurasi elektron model mekanika kuantum/ berdasarkan asas aufbau

15P : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

15P : [Ne] 3s2 3p3

b. Konfigurasi elektron model Bohr

16S : 2, 8, 6

16S2- : 2, 8, 8

Konfigurasi elektron model mekanika kuantum/ berdasarkan asas aufbau

16S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

16S2- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

16S2- : [Ne] 3s2 3p6

2. Tentukan kulit valensi dan jumlah elektron valensi dari unsur berikut:

a. Na (nomor atom 11)

b. Cl (nomor atom 17)

Jawab:

a. Na (nomor atom 11)

Konfigurasi elektron: 11Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 atau [Ne] 3s1

Kulit valensi: 3s

Jumlah elektron valensi: 1

b. Cl (nomor atom 17)

Konfigurasi elektron: 17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 atau [Ne] 3s2 3p5

Kulit valensi: 3s dan 3p

Jumlah elektron valensi: 2+5 = 7

3. Ternak di suatu daerah Australia tidak tumbuh dengan subur meskipun diberikan makanan ternak yang cocok. Investigasi menunjukkan penyebabnya adalah tidak adanya kobalt yang cukup di tanah. Cobalt membentuk kation dalam dua keadaan oksidasi, Co2+ dan Co3+. Tuliskan konfigurasi elektron kedua kation tersebut.

Jawab:

Ion tunggal yang bermuatan +x terbentuk dari atom netralnya dengan melepas x elektron. Elektron yang dilepas itu merupakan elektron dari kulit terluar. Dalam hal ini 4s merupakan kulit terluar dibandingkan dengan 3d.

27Co : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7

27Co2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7

27Co3+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6

Daftar Pustaka

  • Faizi, Sarah. (2020). “Electronic Configurations Intro”. Libretexts. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/ diakses pada tanggal 21 Juni 2020
  • Flowers, Paul dan Clark Adalaide. (2019). “Electron Configurations (Problem)”. Libretexts. https://chem.libretexts.org/Courses/Oregon_Institute_of_Technology/ diakses pada tanggal 21 Juni 2020
  • Petrucci, Ralph H et al. (2007.) General Chemistry: Principles & Modern Applications Ninth Edition. , Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall
  • Purba, Michael. (2006). Kimia untuk SMA/MA Kelas XI Semester 1. Jakarta: Penerbit Erlangga
  • Sudarmo, Ungul. (2013). Kimia untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Penerbit Erlangga

Baca juga

Loading...
Loading...