Apa itu konfigurasi elektron?

Konfigurasi elektron adalah susunan elektron sebuah atom di dalam kulit dan subkulitnya. Penulisannya memakai nomor kulit (n), huruf subkulit (s, p, d, f), dan jumlah elektron sebagai pangkat. Contohnya oksigen dengan 8 elektron ditulis 1s² 2s² 2p⁴.

Dari konfigurasi elektron kita bisa menentukan elektron valensi, letak unsur di tabel periodik, dan perkiraan ion yang terbentuk. Karena itu konfigurasi elektron menjadi dasar untuk memahami ikatan kimia dan sifat periodik unsur.

Kulit dan subkulit elektron

Elektron menempati kulit K, L, M, N, dan seterusnya (n = 1, 2, 3, 4, ...). Jumlah maksimum elektron di tiap kulit adalah 2n². Setiap kulit terbagi lagi menjadi subkulit, dan setiap orbital paling banyak berisi 2 elektron.

Tiga aturan pengisian elektron

1. Aturan Aufbau

Elektron mengisi subkulit dari tingkat energi terendah ke yang lebih tinggi. Urutannya mengikuti aturan n + l (jumlah nomor kulit dan bilangan kuantum azimut); bila nilainya sama, subkulit dengan n lebih kecil diisi lebih dulu. Hasilnya:

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p

Cara mudah mengingatnya adalah diagram diagonal: tulis subkulit per kulit dalam baris (1s; 2s 2p; 3s 3p 3d; 4s 4p 4d 4f; ...), lalu tarik panah miring dari kanan atas ke kiri bawah. Itulah sebabnya 4s diisi sebelum 3d.

2. Asas larangan Pauli

Tidak ada dua elektron dalam satu atom yang memiliki keempat bilangan kuantum sama. Akibatnya satu orbital hanya bisa berisi dua elektron dengan arah spin berlawanan (↑↓).

3. Aturan Hund

Pada subkulit yang orbitalnya setingkat (misalnya tiga orbital 2p), elektron mengisi orbital kosong satu per satu dengan spin searah, baru kemudian berpasangan. Contohnya nitrogen (2p³) memiliki tiga elektron tak berpasangan: ↑ ↑ ↑, sedangkan oksigen (2p⁴) memiliki satu orbital berpasangan: ↑↓ ↑ ↑.

Konfigurasi elektron berdasarkan kulit (model Bohr)

Di SMA, konfigurasi elektron sering ditulis per kulit, misalnya natrium 2 8 1 dan klorin 2 8 7. Untuk golongan utama berlaku dua patokan: tiap kulit maksimum 2n² elektron dan kulit terluar maksimum 8 elektron. Itulah sebabnya kalium ditulis 2 8 8 1, bukan 2 8 9.

Untuk unsur transisi, cara per kulit sebaiknya diturunkan dari konfigurasi subkulit. Contohnya besi [Ar] 4s² 3d⁶: kulit M berisi 3s² 3p⁶ 3d⁶ = 14 elektron dan kulit N berisi 4s², jadi 2 8 14 2. Generator di atas menampilkan susunan per kulit ini untuk semua unsur.

Penulisan ringkas dengan gas mulia

Konfigurasi panjang bisa disingkat dengan lambang gas mulia sebelumnya dalam kurung siku. Natrium 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ ditulis [Ne] 3s¹, dan besi ditulis [Ar] 4s² 3d⁶. Inti gas mulia yang dipakai: He (2), Ne (10), Ar (18), Kr (36), Xe (54), Rn (86).

Pengecualian aturan Aufbau

Beberapa unsur tidak mengikuti urutan Aufbau. Yang paling sering ditanyakan adalah kromium dan tembaga: subkulit d yang setengah penuh (d⁵) atau penuh (d¹⁰) lebih stabil, sehingga satu elektron 4s pindah ke 3d. Pada lantanida dan aktinida, energi subkulit f dan d sangat berdekatan sehingga ada beberapa penyimpangan lain. Daftar lengkapnya berdasarkan data PubChem:

Konfigurasi elektron ion

Kation terbentuk saat atom melepas elektron. Elektron dilepas dari kulit terluar (n terbesar) lebih dulu, bukan dari subkulit yang terakhir diisi. Karena itu Fe²⁺ adalah [Ar] 3d⁶ dan Fe³⁺ adalah [Ar] 3d⁵: kedua elektron 4s hilang lebih dulu.

Anion terbentuk saat atom menerima elektron, dan elektron tambahan mengisi subkulit berikutnya. Cl (2 8 7) menjadi Cl⁻ [Ne] 3s² 3p⁶ = [Ar], sama dengan argon. Ketik misalnya Fe3+ atau O2- di generator untuk mencobanya.

Menentukan elektron valensi, golongan, dan periode

• Periode = nomor kulit terbesar yang berisi elektron.
• Golongan utama (A): elektron valensi = jumlah elektron ns + np. Natrium [Ne] 3s¹ punya 1 elektron valensi, jadi golongan IA periode 3.
• Golongan transisi (B): elektron valensi = ns + (n−1)d. Besi 4s² 3d⁶ = 8, jadi golongan VIIIB periode 4. Jumlah 8, 9, dan 10 termasuk VIIIB; 11 menjadi IB dan 12 menjadi IIB.
• Blok = subkulit terakhir yang diisi: s, p, d, atau f.

Contoh soal konfigurasi elektron

Tabel konfigurasi elektron unsur 1–36

Konfigurasi unsur 37–118 bisa dilihat dengan generator di atas, di tabel periodik interaktif, atau di halaman masing-masing unsur.

Pertanyaan umum