The konfigurasi elektronik , juga disebut struktur elektronik, adalah susunan elektron di tingkat energi sekitar inti atom. Menurut model atom Bohr lama, elektron menempati berbagai tingkatan dalam orbit di sekitar inti, dari kulit pertama yang paling dekat dengan inti, K, hingga kulit ketujuh, Q, yang merupakan yang terjauh dari inti.
Dalam model mekanika kuantum yang lebih halus, kulit KQ dibagi lagi menjadi sekumpulan orbital, yang masing-masing dapat diisi oleh tidak lebih dari satu pasang elektron.
Biasanya, konfigurasi elektron digunakan untuk mendeskripsikan orbital atom dalam keadaan dasarnya, tetapi juga dapat digunakan untuk merepresentasikan atom yang telah terionisasi menjadi kation atau anion, mengkompensasi kehilangan atau perolehan elektron di orbitalnya masing-masing.
Banyak dari sifat fisik dan kimia unsur dapat dikorelasikan dengan konfigurasi elektroniknya yang unik. Elektron valensi, elektron di kulit terluar, adalah faktor penentu kimia unik unsur tersebut.
Dasar-dasar konfigurasi elektron
Sebelum menetapkan elektron suatu atom ke orbital, kita harus membiasakan diri dengan dasar-dasar konfigurasi elektron. Setiap elemen dalam Tabel Periodik terdiri dari atom, yang terdiri dari proton, neutron, dan elektron.
Elektron menunjukkan muatan negatif dan ditemukan di sekitar inti atom di orbital elektron, yang didefinisikan sebagai volume ruang tempat elektron dapat ditemukan dalam probabilitas 95%.
Empat jenis orbital (s, p, d, dan f) memiliki bentuk yang berbeda, dan satu orbital dapat menampung maksimal dua elektron. Orbital p, d, dan f memiliki sublevel yang berbeda, sehingga dapat menampung lebih banyak elektron.
Seperti yang ditunjukkan, konfigurasi elektron setiap elemen unik untuk posisinya dalam tabel periodik. Tingkat energi ditentukan oleh periode dan jumlah elektron ditentukan oleh nomor atom unsur tersebut.
Orbital pada tingkat energi yang berbeda mirip satu sama lain, tetapi menempati area berbeda di ruang angkasa.
Orbital 1s dan orbital 2s memiliki karakteristik orbital s (simpul radial, probabilitas volume bola, keduanya hanya dapat berisi dua elektron, dll.). Tetapi, karena mereka berada pada tingkat energi yang berbeda, mereka menempati ruang yang berbeda di sekitar nukleus. Setiap orbital dapat diwakili oleh blok tertentu pada tabel periodik.
Blok s adalah daerah logam alkali termasuk helium (Golongan 1 dan 2), blok d adalah logam transisi (Golongan 3 sampai 12), balok p adalah unsur golongan utama golongan 13 sampai 18 , Dan blok f adalah deret lantanida dan aktinida.
Gambar 1: Elemen tabel periodik dan periode mereka yang bervariasi sesuai dengan tingkat energi orbital.
Prinsip Aufbau
Aufbau berasal dari kata Jerman "Aufbauen" yang berarti "membangun." Intinya, dengan menulis konfigurasi elektron, kita membangun orbital elektron saat kita berpindah dari satu atom ke atom lainnya.
Saat kita menulis konfigurasi elektron sebuah atom, kita akan mengisi orbital dengan urutan nomor atom yang semakin meningkat.
Prinsip Aufbau berasal dari prinsip pengecualian Pauli yang menyatakan bahwa tidak ada dua fermion (misalnya elektron) dalam sebuah atom. Mereka dapat memiliki kumpulan bilangan kuantum yang sama, sehingga mereka harus "menumpuk" pada tingkat energi yang lebih tinggi.
Bagaimana elektron berakumulasi adalah masalah konfigurasi elektron (Prinsip Aufbau, 2015).
Atom stabil memiliki elektron sebanyak proton di dalam nukleus. Elektron berkumpul di sekitar inti dalam orbital kuantum mengikuti empat aturan dasar yang disebut prinsip Aufbau.
- Tidak ada dua elektron dalam atom yang memiliki empat bilangan kuantum yang sama n, l, m, dan s.
- Elektron akan menempati orbital tingkat energi terendah terlebih dahulu.
- Elektron akan selalu mengisi orbital dengan nomor spin yang sama. Ketika orbital sudah penuh, orbital akan mulai.
- Elektron akan mengisi orbital dengan menjumlahkan bilangan kuantum n dan l. Orbital dengan nilai sama dari (n + l) akan diisi terlebih dahulu dengan nilai n yang lebih rendah.
Aturan kedua dan keempat pada dasarnya sama. Contoh aturan empat adalah orbital 2p dan 3s.
Orbital 2p adalah n = 2 dan l = 2 dan orbital 3s adalah n = 3 dan l = 1. (N + l) = 4 dalam kedua kasus, tetapi orbital 2p memiliki energi terendah atau nilai terendah n dan akan mengisi sebelum lapisan 3s.
Untungnya, diagram Moeller yang ditunjukkan pada Gambar 2 dapat digunakan untuk melakukan pengisian elektron. Grafik dibaca dengan menjalankan diagonal dari 1s.
Gambar 2: Diagram moeller pengisian konfigurasi elektron.
Gambar 2 menunjukkan orbital atom dan panah mengikuti jalan ke depan.
Sekarang urutan orbital diketahui terisi, satu-satunya yang tersisa adalah mengingat ukuran masing-masing orbital.
Orbital S memiliki 1 kemungkinan nilai m l untuk memuat 2 elektron
Orbital P memiliki 3 kemungkinan nilai ml yang mengandung 6 elektron
Orbital D memiliki 5 kemungkinan nilai µl untuk menampung 10 elektron
Orbital F memiliki 7 kemungkinan nilai m l untuk menampung 14 elektron
Ini semua yang diperlukan untuk menentukan konfigurasi elektronik dari atom stabil suatu unsur.
Misalnya, unsur nitrogen. Nitrogen memiliki tujuh proton dan karenanya tujuh elektron. Orbital pertama yang diisi adalah orbital 1s.
Orbital s memiliki dua elektron, jadi tersisa lima elektron. Orbital berikutnya adalah orbital 2s dan berisi dua orbital berikutnya. Tiga elektron terakhir akan menuju orbital 2p yang dapat menampung hingga enam elektron (Helmenstine, 2017).
Pentingnya konfigurasi elektron eksternal
Konfigurasi elektron berperan penting dalam menentukan sifat-sifat atom.
Semua atom dari golongan yang sama memiliki konfigurasi elektronik eksternal yang sama dengan pengecualian nomor atom n, itulah sebabnya mereka memiliki sifat kimia yang serupa.
Beberapa faktor kunci yang mempengaruhi sifat atom termasuk ukuran orbital terbesar yang ditempati, energi orbital berenergi tinggi, jumlah kekosongan orbital, dan jumlah elektron pada orbital berenergi lebih tinggi.
Sebagian besar sifat atom dapat dikaitkan dengan tingkat tarikan antara elektron terluar ke inti dan jumlah elektron di kulit elektron terluar, jumlah elektron valensi.
Elektron pada kulit terluar adalah elektron yang dapat membentuk ikatan kimia kovalen, elektron yang memiliki kemampuan ionisasi untuk membentuk kation atau anion, dan elektron yang memberikan bilangan oksidasi pada unsur kimia.
Mereka juga akan menentukan jari-jari atom. Ketika n bertambah besar, jari-jari atom bertambah. Ketika sebuah atom kehilangan elektron, maka akan terjadi kontraksi jari-jari atom akibat berkurangnya muatan negatif di sekitar inti atom.
Elektron pada kulit terluar adalah elektron yang diperhitungkan oleh teori ikatan valensi, teori medan kristal dan teori orbital molekul untuk mendapatkan sifat-sifat molekul dan hibridisasi ikatan.
Referensi
- Prinsip Aufbau. (2015, 3 Juni). Diperoleh dari chem.libretexts: chem.libretexts.org.
- Ilmu Bozeman. (2013, Agoto 4). Konfigurasi elektron. Diambil dari youtube: youtube.com.
- Konfigurasi Elektron dan Sifat Atom. (SF). Diambil dari oneonta.edu: oneonta.edu.
- Encyclopædia Britannica. (2011, 7 September). Konfigurasi elektronik. Diambil dari britannica: britannica.com.
- Faizi, S. (2016, 12 Juli). Konfigurasi Elektronik. Diambil dari chem.libretexts: chem.libretexts.org.
- Helmenstine, T. (2017, 7 Maret). Prinsip Aufbau - Struktur Elektronik dan Prinsip Aufbau. Diambil dari thinkco: thoughtco.com.
- Khan, S. (2014, 8 Juni). Elektron valensi dan ikatan. Diambil dari khanacademy: khanacademy.org.