Konfigurasi Elektron; Susunan Elektron pada Kulit dan Subkulit Elektron

Beranjak dari teori atom Niels Bohr yaitu, inti atom tersusun dari proton dan neutron sedangkan, kulit atom tersusun dari elektron-elektron yang mengelilingi inti. Elektron ini mengelilingi inti atom pada lintasannya atau disebut juga orbital. Selanjutnya, gambaran dari letak penyebaran elektron dalam orbital-orbital disebut dengan konfigurasi elektron. Konfigurasi elektron dibagi menjad dua yaitu, konfigurasi elektron berdasarkan kulit elektron dan konfigurasi berdasarkan subkulit elektron. Konfigurasi berdasarkan kulit elektron memiliki cakupan kapasitas tertentu untuk menampung elektron. Semakin besar nomor kulit maka, semakin banyak elektron yang dapat ditampung. Jumlah elektron maksimun yang terdapan dalam kuit elektron dapat dihitung dengan 2n^2, dimana n merupakan nomor kulit. Kulit elektron terdiri dari kulit K, L, M, N, dst.

Kulit K, n = 1 maka jumlah elektron maksimum= 2x1^2 = 2

Kulit L, n = 2, maka jumlah elektron maksimum = 2 x 2^2 = 8

Kulit M, n = 3, maka jumlah elektron maksimum = 2 x 3^2 = 18

Kulit N, n = 4, maka jumlah elektron maksimum= 2 x 4^2 = 32

Konfigurasi elektron berkaitan dengan elektron valensi.

Contoh konfigurasi elektron berdasarkan kulit:

 Konfigurasi dari atom O adalah 2 6, konfigurasi atom Ca adalah 2 8 8 2  dan konfigurasi atom Kr adalah 2 8 18 8

Konfigurasi elektron pada kulit atom juga berkaitan dengan adanya kation dan anion. Kation merupakan ion positif yang melepaskan elektron sedangkan, anion merupakan ion negative yang menyerap atau menerima elektron.

contoh konfigurasi kation:

20Ca = 2 8 8 2

Ca^2+ adalah kation yang artinya atom Ca telah melepas 2 elektron sehingga jumlah elektronnya menjadi 20-2 = 18. Konfigurasi Ca^2+   = 2 8 8

contoh konfigurasi anion  

8O = 2 6

O^2- adalah anion yang artinya O telah menyerap 2 elektron, sehingga jumlah elektronnya menjadi 6+2 = 8. Karena O menyerap 2 elektron maka O sudah dalam keadaan stabil dan konfigurasinya yaitu O^2- = 2 8

Dalam konfigurasi elektron berdasarkan kulit ini memiliki keterbatasan pada logam transisi yaitu terjadi penyimpangan aturan. Erwin Schrodinger berhasil mnyelesaikan seperangkat persamaan matamatis yang menghasilkan tiga bilangan kuantum yang menunjukan daerah kebolehjadian menemukan elektron di sekeliling inti. Dengan diiperolehnya hasil pemecahan, sehingga energi atom berelektron banyak tidak hanya ditentukan oleh bilangan kuantum utama (n), tetapi juga ditentukan oleh bilangan kuantum momentum sudut (azimut-l), bilangan kuantum magnetik (ml), dan bilangan kuantum spin elektron (ms), maka energi orbital atom berelektron banyak ditentukan oleh bilangan kuantum n dan l. Konsep kulit dan sub kulit digunakan untuk menyatakan tingkat energi atom. Kulit adalah isitilah yang digunakan untuk menyatakan tingkat energi utama, sedangkan sub kulit adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan tingkat energi tambahan. Kulit atom tersusun atas sub-kulit atom, artinya bilangan kuantum utama terdiri dari beberapa bilangan azimut. Setiap sub kulit tersusun atas orbital-orbital yang ditentukan oleh 3 bilangan kuantum yaitu n, l, m.

Oleh sebab itu munculnya konfigurasi elektron berdasarkan subkulit. Selanjutnya konfigurasi berdasarkan subkulit elektron memiliki aturan-aturan yang wajib dipatuhi dan berkaitan dengan bilangan mekanika kuantum. Adapun aturan dalam konfigurasi elektron berdasarkan subkulit yaitu, aturan aufbau, aturan hund dan larangan pauli.

1. Aturan aufbau

Aufbau berasal dari bahasa Jerman yaitu aufbauen artinya membangun. Aturan aufbau ini berbunyi, elektron mengisi sub tingkat energi dari terendah ke tingkat energi lebih tinggi. Elektron-elektron yang menempati orbital sesuai aturan ini menyebabkan energi dari atom menjadi minimum. Selanjutnya setiap sub kulit mempunyai batasan jumlah elektron yaitu:

subkulit s, maksimal berisi 2 elektron

subkulit p, maksmimal berisi 6 elektron

subkulit d, maksimal berisisi 10 elektron.

2. Aturan Hund

Aturan pengisian elektron pada orbital dikemukakan oleh Friedrich Hund tahun 1927. Aturan hund berisi aturan bahwa, dalam orbital yang setingkat, elektron tidak diperbolehkan berpasangan hingga semua orbital terisi oleh sebuah elektron, elektron akan menempati orbital secara sendiri dengan spin searah yang energinya sama, setelah itu baru diisikan dengan elektron berpasangan yang arah spinnya berlawanan. Tujuan dari aturan ini yaitu untuk meminimalkan gaya tolak menolak antar elektron hingga keadaan menjadi stabil. Selanjutnya, untuk orbital dengan energi yang sama (orbital dalam sub-kulit yang sama), elektron yang menempati orbital secara tanpa berpasangan mengakibatkan, atom akan cenderung mempunyai elektron tidak berpasangan.

3. Larangan Pauli

Larangan pauli menyatakan dalam satu atom elektron tidak diperbolehkan memiliki keempat bilangan kuantum yang sama walaupun ketiga bilangan kuantumnya sama, elektron tersebut harus memiliki arah spin yang berlawanan

Sehingga, Konfigurasi elektron ini merupakan susunan elektron-elektron dalam suatu unsur yang dituliskan berdasarkan aturan yang telah disepakati. Penulisan konfigurasi elektron dapat dinyatakan dalam notasi spdf dan diagram orbital

Contohnya yaitu:

Karbon, dengan nomor atom 6 Konsfigurasi elektron notasi spdf= 1s^2 2s^2 2p^2

Pada pembangunan konsfigurasi elektron dari Natrium (11) hingga Argon (18), sejajar dengan delapan unsur dari Li sampai Ne, kecuali bahwa elektron masuk ke orbital 3s dan 3p. Untuk menyederhanakan penggambaran elektron, maka elektron dalam dua kulit pertama disebut elektron inti yang akan mewakili konstribusi kepada elektron secara keseluruhan. Elektron yang ditambahkan ke kulit elektron dengan bilangan kuantum utama tertinggi (kulit terluar) disebut dengan elektron valensi. Contoh:

Na, z= 11. Konsfigurasi Na = 1s^2 2s^2 2p^6 3s^1 dapat dituliskan [Ne] 3s^1

Faktanya, setiap unsur pada golongan gas mulia pada tabel periodik  yaitu He, Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn, dapat menjadi elektron inti yang memiliki diagram orbital penuh dengan spin berpasangan.