Untukatom berelektron banyak dengan nomor atom Z, maka tingkat energi total elektronnya pada suatu orbit dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut: E n = - (13,6 x Z 2 )/ (n 2) Dengan keterangan E n = tingkat energi total elektron, eV n = bilangan kuantum utama Z = nomor atom Bilangan Kuantum Orbital l, Bilangan Kuantum Azimuth IsiTeori Atom Bohr Atom terdiri dari inti bermuatan positif dan elektron-elektron yang mengitarinya pada lintasan-lintasan tertentudengan tingkat energi tertentu, bagai planet- planet yang mengitari matahari. Kelebihan: Dapat menjelaskan spektrum unsur Hidrogen. Kelemahan: Tidak dapat menjelaskan spektrum unsur atom yang berelektron banyak. Aturanpengisian elektron ke dalam orbital-orbital dikenal dengan prinsip Aufbau (bahasa Jerman, artinya membangun). Menurut aturan ini, elektron dalam atom harus memiliki energi terendah, artinya elektron harus terlebih dahulu menghuni orbital dengan energi terendah (lihat diagram tingkat energi orbital pada Gambar 1.12). Ahliyang pertama yaitu Louis Victor de Broglie mengungkapkan pendapatnya mengenai teori atom mekanika kuantum dengan mengatakan bahwa gerakan partikel seperti elektron yang memiliki berbagai sifat panjang gelombang, yang membuat berlakunya hukum gelombang sebagai berikut. Hukum Gelombang: λ = h/p = h/ (m.v) 2. Menurutprinsip Aufbau, elektron dalam atom harus memiliki energi terendah, artinya elektron harus terlebih dahulu menghuni orbital dengan energi terendah, lihat diagram tingkat energi orbital berikut: Tingkat energi elektron ditentukan oleh bingan kuantum utama. svHCb7. Konfigurasi elektron adalah susunan penyebaran pengisian elektron-elektron dalam. Seperti yang telah dibahas dalam bab Struktur Atom, di dalam atom terdapat partikel subatomik neutron dan proton yang terdapat pada inti atom, dan elektron yang bergerak mengelilingi inti atom tersebut pada kulit-kulit elektron level-level energi yang tertentu. Lintasan peredaran elektron ini disebut juga kulit elektron. Kulit pertama yang terdekat dengan inti atom disebut kulit K, kemudian kulit kedua disebut kulit L, kulit ketiga disebut kulit M, dan seterusnya berurut berdasarkan alfabet sebagaimana kulit menjauhi inti atom. Kulit elektron ini juga dapat dinyatakan dengan bilangan kuantum utama n, dimulai dari 1 untuk kulit K, 2 untuk kulit L, dan seterusnya. Semakin besar nilai n, semakin jauh kulit elektron dari inti atom dan semakin besar energi elektron yang beredar di kulit terkait. Elektron-elektron akan mengisi kulit-kulit elektron pada atom dimulai dari kulit K yang merupakan level energi terendah. Setiap kulit elektron hanya dapat terisi sejumlah tertentu elektron. Jumlah maksimum elektron yang dapat terisi pada kulit elektron ke-n adalah 2n2. Namun, jumlah maksimum elektron pada kulit terluar dari suatu atom adalah 8. Lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi pada Gambar 1 dan Tabel 1. Gambar 1. Ilustrasi konfigurasi elektron atom Li, B, O, Ne, Na, dan K berdasarkan kulit elektron Sumber Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry Structure and Dynamics 5th edition. New Jersey John Wiley & Sons, Inc. Untuk atom unsur golongan transisi, konfigurasi elektron nya tidak dapat ditentukan dengan metode penentuan berdasarkan kulit elektron untuk atom unsur golongan utama seperti di atas. Penentuan konfigurasi elektron atom unsur golongan transisi didasarkan pada orbital atom. Setiap orbital dalam atom akan ditandai dengan satu set nilai bilangan kuantum utama n, bilangan kuantum azimuth l, dan bilangan kuantum magnetik m yang khusus. Lalu, setiap orbital maksimum terisi 2 elektron, yang masing-masing memiliki bilangan kuantum spin s tersendiri. Keempat bilangan kuantum tersebut digunakan untuk men-deskripsi’-kan energi elektron, sebagaimana seperti alamat’ elektron dalam sebuah atom untuk menemukan keberadaan elektron dalam atom tersebut. Bilangan kuantum utama n mendeskripsikan ukuran dan tingkat energi orbital. Nilai n yang diperbolehkan adalah bilangan bulat positif. Bilangan kuantum azimuth l mendeskripsikan bentuk orbital. Nilai l yang diperbolehkan adalah bilangan bulat dari 0 hingga n−1. Bilangan kuantum magnetik m mendeskripsikan orientasi orbital. Nilai m yang diperbolehkan adalah bilangan bulat dari −l hingga +l. Bilangan kuantum spin s mendeskripsikan arah spin elektron dalam orbital. Nilai s yang diperbolehkan adalah +½ atau−½. Aturan penentuan konfigurasi elektron berdasarkan orbital 1. Asas Aufbau Elektron menempati orbital-orbital dimulai dari tingkat energi yang terendah, dimulai dari 1s, 2s, 2p, dan seterusnya seperti urutan subkulit yang terlihat pada Gambar 2. Gambar 2. Urutan tingkat energi subkulit Sumber Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry Structure and Dynamics 5th edition. New Jersey John Wiley & Sons, Inc. 2. Asas larangan Pauli Tidak ada dua elektron dalam satu atom yang memiliki keempat bilangan kuantum yang sama. Setiap orbital maksimum diisi oleh 2 elektron yang memiliki spin yang berlawanan. 3. Kaidah Hund Jika ada orbital dengan tingkat energi yang sama, konfigurasi elektron dengan energi terendah adalah dengan jumlah elektron tak berpasangan dengan spin paralel yang paling banyak. Gambar 3. Diagram orbital dan konfigurasi elektron berdasarkan orbital dari 10 unsur pertama Sumber Gilbert, Thomas al. 2012. Chemistry The Science in Context 3rd edition. New York W. W. Norton & Company, Inc. Contoh Soal Konfigurasi Elektron Tentukan konfigurasi elektron dan jumlah elektron dalam setiap kulit elektron atom unsur berikut. a. Ni Z = 28 b. SrZ = 38 Jawab Ni Z = 28 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 atau [Ar] 4s2 3d8; K = 2 ; L = 8 ; M = 16 ; N = 2 Sr Z = 38 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2atau [Kr] 5s2; K = 2 ; L = 8 ; M = 18 ; N = 8 ; O = 2 Berdasarkan eksperimen, terdapat anomali konfigurasi elektron dari aturan-aturan di atas. Subkulit d memiliki tendensi untuk terisi setengah penuh atau terisi penuh. Contohnya, Cr Z = 24 [Ar] 4s1 3d5 lebih stabil dibanding [Ar] 4s2 3d4 ; dan juga Cu Z = 29 [Ar] 4s1 3d10 lebih stabil dibanding [Ar] 4s2 3d9. Untuk ion monoatomik seperti Na+, K+, Ca2+, S2-, Br– dapat ditentukan dari konfigurasi elektron atom netralnya terlebih dahulu. Pada kation ion bermuatan positif monoatomik Ax+ yang bermuatan x+, sebanyak x elektron dilepas dikurangi dari kulit elektron terluar atom netral A. Pada anion ion bermuatan negatif monoatomik By– yang bermuatan y-, sebanyak y elektron ditangkap ditambahkan pada orbital level energi terendah yang masih belum penuh oleh elektron. Referensi Konfigurasi Elektron – Cracolice, Mark S. & Peters, Edward I. 2011. Introductory Chemistry An Active Learning Approach 4th edition. California Brooks/Cole, Cengage Learning. – Earl, Bryan & Wilford, Doug. 2014. Cambridge IGCSE Chemistry 3rd edition. London Hodder Education. – Gilbert, Thomas N. et al. 2012. Chemistry The Science in Context 3rd edition. New York W. W. Norton & Company, Inc. – McMurry, John. et al. of General, Organic, and Biological Chemistry 7th edition. Illinois Pearson Education, Inc. – Petrucci, Ralph H. et al. 2011. General Chemistry Principles and Modern Applications 10th edition. Toronto Pearson Canada Inc. – Purba, Michael. 2006. Kimia 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta Erlangga. – Purba, Michael. 2006. Kimia 2A untuk SMA Kelas XI. Jakarta Erlangga. – Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry The Molecular Nature of Matter and Change5th edition. New York McGraw Hill – Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry Structure and Dynamics 5th edition. New Jersey John Wiley & Sons, Inc. Judul artikel Konfigurasi Elektron Kontributor Nirwan Susianto, Alumni Kimia UI Materi lainnya Struktur Atom Reaksi Reduksi Oksidasi Stoikiometri

diagram tingkat energi atom berelektron banyak menurut aturan aufbau adalah