Konfigurasi Elektron pada Sub Kulit Atom Dasar 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.

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.

Bagan Prinsip Aufbau

Catatan:

Konfigurasi Elektron Sub Kulit Atom

Misalkan pada 8O. Nomor atom 8, karena atom tidak bermuatan, maka elektronnya 8. Maka konfigurasi elektron mekanika kuantum (subkulit) dari 8O yakni:

8O : 1s2
sisa elektron : 8 – 2 = 6
8O : 1s2s2
sisa elektron : 8 – 4 = 4
8O : 1s2s2p2
sisa elektron : 8 – 8 = 0
Maka secara lengkap, konfigurasi mekanika kuantum (subkulit) dari 8O:
8O : 1s2s2p2

Misalkan lagi pada 11Na. Nomor atom 11, karena atom tidak bermuatan, maka elektronnya 11. Maka konfigurasi elektron mekanika kuantum (subkulit) dari 11Na yakni:

11Na : 1s2
sisa elektron : 11 – 2 = 9
11Na : 1s2s2
sisa elektron : 11 – 4 = 7
11Na : 1s2s2p6
sisa elektron : 11 – 10 = 1
11Na : 1s2s2p3s1
sisa elektron : 11 – 11 = 0
Maka secara lengkap, konfigurasi mekanika kuantum (subkulit) dari 11Na:
11Na : 1s2s2p3s1

Misalkan lagi 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 : 1s2s2
sisa elektron : 16 – 4 = 10
16S : 1s2s2p6
sisa elektron : 16 – 10 = 6
16S : 1s2s2p3s2
sisa elektron : 16 – 12 = 4
16S : 1s2s2p3s3p4
sisa elektron : 16 – 16 = 0
Maka secara lengkap, konfigurasi mekanika kuantum (subkulit) dari 16S:
16S : 1s2s2p3s3p4

Contoh 1. Tuliskan konfigurasi elektron atom berdasarkan subkulit dari 13Al:
13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Contoh 2. Tuliskan konfigurasi elektron atom berdasarkan subkulit dari 17Cl:
17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Contoh 3. Tuliskan konfigurasi elektron atom berdasarkan subkulit dari 26Fe:
26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4s3d6

Menyingkat Konfigurasi Mengunakan Gas Mulia

Untuk menyingkat penulisan konfigurasi, maka dapat digunakan konfigurasi gas mulia (ini yang bisa dilihat pada tabel periodik unsur) sebagai berikut:

  • He : 2 elektron
  • Ne : 10 elektron
  • Ar : 18 elektron
  • Kr : 36 elektron
  • Xe : 54 elektron
  • Rn : 86 elektron

Jadi seperti ini, misalkan pada atom O, jumlah elektronnya 8. Secara normal, bisa ditulis konfigurasinya:
8O : 1s2 2s2 2p4
Perhatikan pada 1s2, jumlah elektronnya 2. Nah, pada gas mulia, He memiliki jumlah elektron sebanyak 2. Maka 1s2 dapat digantikan dengan He.
8O : [He] 2s2 2p4

Contoh 1. Tuliskan konfigurasi elektron atom berdasarkan subkulit dari 13Al:
13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
13Al : [Ne] 3s2 3p1

Contoh 2. Tuliskan konfigurasi elektron atom berdasarkan subkulit dari 17Cl:
17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
17Cl : [Ne] 3s2 3p5

Contoh 3. Tuliskan konfigurasi elektron atom berdasarkan subkulit dari 26Fe:
26
Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
26Fe : [Ar] 4s2 3d6

Penyimpangan Konfigurasi Elektron Sub Kulit Atom

Pada konfigurasi elektron, khususnya pada orbital d dan f terdapat beberapa penyimpangan. Hal ini disebabkan pada saat eksperimen menunjukkan hasil yang berbeda dibandingkan dengan teoritis.

  1. Penyimpangan Orbital subkulit d

Penyimpangan orbital subkulit d disebabkan orbital setengah penuh (d5) atau penuh (d10) lebih stabil dibandingkan orbital yang hampir setengah penuh (d4) atau hampir penuh (d8 atau d9). Dengan demikian, jika elektron terluar berakhir pada d4, d8 atau d9, maka satu atau semua elektron pada orbital s (yang berada pada tingkat energy yang lebih rendah dari d) pindah ke orbital subkulit d. Gambaran Sederhana: 4s2 3d9 berubah menjadi 4s1 3d10.

Unsur Teoritis Kenyataan
24Cr [Ar] 4s2 3d4 [Ar] 4s1 3d5
29Cu [Ar] 4s2 3d9 [Ar] 4s1 3d10
42Mo [Kr] 5s2 3d4 [Kr] 5s1 3d5
47Ag [Kr] 5s2 3d9 [Kr] 5s1 3d10
  1. Penyimpangan Orbital subkulit f

Sama seperti penyimpangan orbital subkulit d, penyimpangan pada orbital subkulit f disebabkan tingkat energi orbital yang berdekatan hampir sama sehingga menyebabkan berpindahnya satu atau dua elektron dari orbital f menuju orbital d.

Unsur Teoritis Kenyataan
57La [Xe] 6s2 4f1 [Xe] 5d1 6s2
64Gd [Xe] 6s2 4f8 [Xe] 4f7 5d1 6s2
89Ac [Rn] 7s2 5f1 [Rn] 6d1 7s2
90Th [Rn] 7s2 5f2 [Rn] 6d2 7s2
92U [Rn] 7s2 5f4 [Rn] 5f3 6d1 7s2
93Np [Rn] 7s2 5f5 [Rn] 5f4 6d1 7s2

Contoh 1. Tuliskan konfigurasi elektron 14Cr.
24Cr : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

Contoh 2. Tuliskan konfigurasi elektron 29Cu.
29Cu : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10