Konfigurasi Elektron Lengkap: Pengertian, Sejarah, Penulisan, Asas/Aturan dan Larangan

Apa sih itu konfigurasi elektron? Konfigurasi elektron adalah suatu susunan elektron-elektron yang didasari oleh kulit atau orbital dari suatu atom. Sebelumnya mari kita kilas balik mengenai pembahasan kemarin mengenai bab Struktur Atom, nah perlu di ingat bahwa di dalam sebuah atom terdapat partikel-partikel subatomik neutron dan proton yang terdapat di dalam inti atom lalu terdapat elektron-elektron yang bergerak memutar atau mengelilingi inti atom pada kulit elektron (level-level energi) yang tertentu. 

Terdapat dua cara untuk menyatakan atau menuliskan konfigurasi elektron, yaitu cara pertama dengan penulisan konfigurasi elektron berdasarkan kulit dan cara yang kedua dengan penulisan konfigurasi elektron berdasarkan subkulit & orbital. Sebelum memahami lebih mendalam lagi, mari kita simak sejarah dari konfigurasi elektron.

“Sejarah Konfigurasi Elektron”

Pada tahun 1923, konfigurasi elektron pertama kali dikemukakan oleh seorang ilmuwan yang bernama Niels Bohr. Beliau mengajukan mengenai periodisitas pada sifat-sifat dari unsur kimia yang dapat dijelaskan dengan struktur elektronik atom tersebut. 

Perlu diketahui bahwa pengajuan tersebut berdasarkan dari model atom Bohr. Dimana pada model atom tersebut menyatakan bahwa kelopak-kelopak elektron meruakan suatu orbit dengan jarak yang tetap dari inti atom. Konfigurasi yang digunakan oleh Bohr awalnya berbeda dengan situasi yang umum pada masa sekarang ini digunakan. Contohnya pada sulfur yang berkonfigurasi 2.4.4.6 daripada 1s2 2s2 2p2 dan seterusnya.

Satu tahun telah berlalu, seorang ilmuwan yang bernama E.C.Stoner memasukkan bilangan kuantum yang ketiga Sommerfeld ke dalam deskripsi mengenai kelopak elektron dan prediksi yang dilakukan tersebut benar mengenai struktur kelopak sulfur sebagai 2.8.6. Tetapi, walaupun sudah begitu kebenaran memprediksinya. 

Sistem bohr maupun sistem yang dikemukaan oleh stoner tidak bisa menjelaskan secara baik terkait perubahan spektra atom dalam medan magnet atau efek zeeman. 

Lantas Bohr menulis surat dan meminta bantuan kepada temannya yang bernama Wolfgang Pauli dalam membantunya untuk menyelamatkan teori kuantum. Kemudain pauli menyadari bahwa efek zeeman itu diakibatkan dari elektron-elektron atom. 

Beliau juga menghasilkan ulang kembali struktur dari kelopak stoner, oleh sebab itu struktur kelopak yang benar terdapat pemasukan kembali senuah bilangan kuantum keempat serta asas larangannya.

Pada tahun 1926 Persamaan Schrodinger dipunlikasikan serta menghasilkan tiga dari empat bilangan kuantum sebagai konsekuensi atas penyelesaian dari atom hidrogen. 

Penyelesaian tersebut menghasilkan orbital-orbital atom yang ditemukan pada buku-buku kimia. Disamping itu kajian spektra atom mengijinkannya konfigurasi elektron suatu atom untuk bisa ditentutkan melaluii eksperimen. 

Selanjutnya akan menghasilkan suatu kaidah yang bernama kaidh empiris untuk urutan orbital-orbita yang akan terlebih dahulu diisi dengan elektron.

“Penulisan Konfigurasi Elektron”

Dalam konfigurasi elektron ini terdapat dua penulisan, yaitu penulisa berdasarkan kulit dan penulisan berdasarkan subkulit & orbital. Ayo kita pahami satu per satu dengan mudah!!

1. Penulisan Konfigurasi Elektron Berdasarkan Kulit

Perlu di ingat kembali bahwa konfigurasi elektron itu merupakan suatu susunan elektron-elektron di dalam ataupun disekitar inti atom. Berdasarkan teori atom, keberadaan elektron berda pada beberapa tingkatan dari kulit pertama yang dekat dengan inti atom. Jumlah elektron yang bisa ditampung maksimum adalah 2n2. Urutannya yaitu dari kulit K sampai kulit Q (kulit ke-7, kulit yang paling jauh dari inti atom).

• Kulit K menampung maksimum= 2 elektron
• Kulit L menampung maksimum= 8 elektron
• Kulit M menampung maksimum= 18 elektron
• Kulit N menampung maksimum= 32 elektron
• Kulit O menampung maksimum= 50 elektron

Dst.

2. Penulisan Konfigurasi Elektron Berdasarkan Subkulit dan Orbital

Konfigurasi elektron disempurnakan dengan model mekanika kuantum (4 jenis subkulit). Empat jenis subkulit tersebut digunakan untuk menggambarkan suatu orbital elektron dalam atom. 

Nah Apabila ingin membuat konfigurasi elektron dengan teori mekanika kuantum maka diperlukan pemahaman tentang membuat konfigurasi berdasarkan orbital atom atau nama lainnya yaitu urutan tingkat energi kulit maupun subkulit dari suatu atom. 

Terdapat 4 subkulit yaitu s, p, d, dan f. Nah angka sebelum subkulit tersebut menunjukkan kulit. Subkulit terendah dimiliki oleh subkulit 1s. Semakin besar subkulitnya maka semakin tinggi. 

Contohnya 2s, 2p, 3s, 3p, hingga subkulit paling tinggi ialah 8s. Hal yang paling penting diingat bahwa elektron bisa mengisi subkulit tertentu juga terbatas. Kapasitas yang dimiliki setiap subkulit itu berbeda-beda dalam menampung elektron. Kapasitas subkulit menampung elektron sebagai berikut:

• Subkulit s hanya menampung elektron maksimal 2 elektron.
• Subkulit p hanya menampung elektron maksimal 6 elektron.
• Subkulit d hanya menampung elektron maksimal 10 elektron.
• Subkulit f hanya menampung elektron maksimal 14 elektron.

Adapun cara untuk melakukan penulisan suatu orbital dengan jumlah elektronnya yaitu dengan menuliskan nomor kulit di ikuti orbital, selanjutnya letakkan jumlah elektron yang terdapat dalam orbital tersebut (indeksnya di atas). Contoh: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 ........

Di dalam penusian konfigurasi elektron berdasarkan subkulit dan orbital ini terdapat aturan. Antara lain sebagai berikut:

• Aturan Penuh/Setengah Penuh

Dalam aturan penuh dan setengah penuh pada konfigurasi elektron ini menyatakan  suatu elektron bisa berpindah ke orbital lain untuk mencapai susunan yang lebih stabil. Aturan ini diterapkan untuk konfigurasi elektron yang memiliki akhir, yaitu pada subkulit d. Namun konsep dalam aturan setengah penuh ini, orbital 3d cenderung mengambil elektron dari 4s untuk mencapai penuh orbital 3d yaitu 10 elektron.

• Diagram Orbital

Pada penyusunan konfigurasi elektron di dalam diagram orbital ini, elektron disimbolkan dengan anak panah menghadap ke atas (elektron spin +½) atau ke bawah (elektron spin -½). Tanda adanya distribusi orbital dalam atom, anak panah ini digambarkan pada garis horizontal. Orbital dilambangkan dengan suatu kotak-kotak. 

Orbital s = 1 kotak

Orbital p = 3 kotak

Orbital d = 5 kotak

Orbital f = 7 kotak

Terdapat tiga aturan yang harus diperhatikan dalam menyusun diagram orbital:

• Prinsip Aufbau

Prinsip Aufbau dikenal dengan makna pengisian elektron dimulai dari tingkat energi terendah menuju tingkat energi yang lebih tinggi. Ketika elektron mengisi kulit dengan energi rendah itu dikatakan keadaan dasar. Nah urutan pengisiannya yaitu 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya. Pengisian dilakukan dengan mengutamakan subkulit yang rendah agar terisi penuh terlebih dahulu.

• Aturan Hund

Dalam aturan ini, dikatakan bahwa Apabila suatu orbital memiliki energi yang sama, maka masing-masing diisi terlebih dahulu oleh satu elektron dengan arah (spin) yang sama. Lalu elektron akan memasuki orbital-orbital secara urut dengan arah (spin) berlawanan hingga orbital berisi pasangan elektron. kemudian elektron yang tersisa diberikan sebagai elektron pasangannya dengan arah panah yang berlawanan.

• Asas Larangan Pauli

Dalam assa larangan ini, pauli mengatakan bahwa di dalam satu atom tidak ada dua elektron yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama. Apabila terdapat dua elektron yang mempunyai nilai n yang sama, maka nilai s dua elektron tersebut harus berbeda.