Kimia Diagram Orbital pada Konfigurasi Mekanika Kuantum

Diagram Orbital pada Konfigurasi Mekanika Kuantum

Pada konfigurasi mekanika kuantum, konfigurasi didasarkan pada subkulit atom. Menurut teori Bohr, elektron mengelilingi inti atom pada jalur lintasan tertentu disebut kulit atom (tingkat energi). Namun pada perkembangan selanjutnya menurut teori atom mekanika kuantum ternyata suatu kulit (tingkat energi) terdiri dari subkulit (subtingkat energi) dan orbital.

Jenis subkulit yakni:

  • Subkulit s : memiliki 1 orbital (menampung 2 elektron)
  • Subkulit p : memiliki 3 orbital (menampung 6 elektron)
  • Subkulit d : memiliki 5 orbital (menampung 10 elektron)
  • Subkulit f : memiliki 7 orbital (menampung 14 elektron)
  • Subkulit g : memiliki 9 orbital (menampung 18 elektron)

Pada pengisian elektron ke dalam subkulit mengikuti Prinsip Aufbau. Prinsip Aufbau yaitu elektron mengisi subkulit mulai dari yang berenergi rendah terlebih dahulu kemudian dilanjutkan ke subkulit yang energi lebih tinggi. Nah, berikut bagan Prinsip Aufbau.

Contoh dari penggunaan konfigurasi mekanika kuantum yakni:

Tuliskan konfigurasi elektron atom berdasarkan subkulit dari:

  • 13Al
  • 17Cl
  • 18Ar
  • 21Sc
  • 26Fe

Penyelesaian:

  • 13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
  • 17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
  • 18Ar : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
  • 21Sc : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
  • 26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

Diagram Orbital

Apa itu diagram orbital? Diagram orbital yakni suatu orbital maksimal dapat ditempati dua elektron, karena kedua elektron tersebut mempunyai muatan yang sama (negatif) maka tentunya akan terjadi gaya tolak menolak. Untuk mengimbangi gaya tolak ini, kedua elektron dalam satu orbital harus berotasi dengan arah berlawanan. Dengan demikian, salam suatu diagram orbital kedua elektron digambarkan sebagai dua anak panah yang berlawanan arah. Seperti:

Pengisian elektron ke dalam orbital haruslah mengikuti aturan Hund. Aturan Hund yakni elektron mengisi orbital-orbital yang kosong terlebih dahulu sebelum kemudian berpasangan (elektron cenderung tidak berpasangan)

Satu kulit terdiri atas subkulit-subkulit.
Satu subkulit terdiri atas orbital-orbital.
Satu orbital menampung maksimum dua elektron.

 
Cara mengerjakan diagram orbital tentu saja memiliki aturan. Aturan pada subkulit s tidak sama dengan subkulit p. Perhatikan aturan tersebut:

  • Subkulit s : memiliki 1 orbital (menampung 2 elektron)
  • Subkulit p : memiliki 3 orbital (menampung 6 elektron)
  • Subkulit d : memiliki 5 orbital (menampung 10 elektron)
  • Subkulit f : memiliki 7 orbital (menampung 14 elektron)
  • Subkulit g : memiliki 9 orbital (menampung 18 elektron)

Maka diagram orbitalnya:

  • Subkulit s : memiliki 1 orbital (menampung 2 elektron)
  • Subkulit p : memiliki 3 orbital (menampung 6 elektron)
  • Subkulit d : memiliki 5 orbital (menampung 10 elektron)
  • Subkulit f : memiliki 7 orbital (menampung 14 elektron)
  • Subkulit g : memiliki 9 orbital (menampung 18 elektron)

Seperti contoh pada 16S. Nomor atom 16, karena atom tidak bermuatan, maka elektronnya 16. Maka konfigurasi elektron mekanika kuantum (subkulit) dari 16S yakni:

16S : 1s2
sisa elektron : 16 – 2 = 14
16S : 1s2 2s2
sisa elektron : 16 – 4 = 10
16S : 1s2 2s2 2p6
sisa elektron : 16 – 10 = 6
16S : 1s2 2s2 2p6 3s2
sisa elektron : 16 – 12 = 4
16S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
sisa elektron : 16 – 16 = 0

Maka secara lengkap, konfigurasi mekanika kuantum (subkulit) dari 16S:
16S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Bagaimana dengan diagram orbitalnya?

NB:
Perlu diperhatikan bahwa untuk mengisi orbital, sebaiknya diisi untuk yang panah arah atas terlebih dahulu lalu mengisi untuk panah arah bawah.

Jangan lakukan:

Sebaiknya lakukan:

Contoh Soal

Tuliskan konfigurasi elektron atom berdasarkan subkulit dan diagram orbital dari

  • 13Al
  • 17Cl
  • 18Ar
  • 21Sc
  • 26Fe

Penyelesaian:

  • 13Al
  • 17Cl
  • 18Ar
  • 21Sc
  • 26Fe