Konfigurasi Elektron: Pengertian, Tabel, Contoh

Semua orang pasti tahu bahwa atom merupakan materi terkecil yang sudah tidak dapat lagi terbagi secara kimiawi. Namun materi terkecil terdiri dari beberapa partikel, termasuk di antaranya ialah elektron. Konfigurasi elektron berperan penting dalam sistem atom.

Elektron adalah partikel penyusun atom yang bermuatan negatif. Bersama dengan proton yang bermuatan positif, dan neutron yang netral, ketiganya menjadi komponen atom. Elektron berada di kulit luar dari atom, sedangkan proton dan neutron berada di dalam inti atom.

Apa itu Konfigurasi Elektron?

Keberadaan elektron di orbital atau kulit atom tidak dapat diprediksi kecuali ada aksi pengukuran untuk memudahkan pendeteksian posisi elektron. Elektron tersebut bergerak memutari inti atom dan tetap berada pada orbit tertentu. Sebenarnya orbit tersebut ialah istilah lain dari kulit atom.

Kulit maupun subkulit yang terdapat pada atom memiliki tingkat energi yang berbeda. Konfigurasi elektron mengacu pada susunan elektron yang terdapat pada molekul, atom atau jenis struktur fisik yang lainnya. Kondisi kuantum elektron tergantung pada fungsi gelombangnya.

Fungsi gelombang yakni sebuah fungsi dari ruang dan waktu dengan nilai kompleks. Elektron mampu berpindah dari aras energi yang satu ke yang lain dengan absorpsi kuantum berbentuk foton. Dalam susunan elektron terdapat lapisan-lapisan orbit dengan sifat yang berbeda.

Baca: Perubahan Fisika

1. Jenis Kulit Elektron

Kulit elektron terbagi menjadi beberapa lapisan yang jaraknya berbeda-beda. Kulit pada lapisan pertama yang paling dekat dengan pusat atau inti atom yaitu kulit K. Lapisan kedua setelah kulit K bernama kulit L. Kulit M menggambarkan lapisan kulit ketiga, begitupun seterusnya.

Urutan alfabet yang melambangkan jenis kulit elektron menunjukkan bahwa kulit tersebut menjauhi inti atom. Agar lebih mudah dalam memahaminya, bilangan kuantum yang utama (n) dapat merepresentasikan kulit elektron.

Dengan kata lain, bilangan kuantum merupakan bilangan yang menggambarkan kedudukan elektron di dalam atom. bilangan ini menunjukkan sifat elektron pada orbitalnya dan menyatakan kuantitas kekal pada sistem dinamis.

Bilangan kuantum yang mewakili kulit atom berawal dari angka 1. Artinya angka 1 untuk merepresentasikan kulit K, angka 2 untuk menggambarkan kulit L, angka 3 menunjukkan kulit M, dan seterusnya.

2. Level Energi pada Kulit Elektron

Posisi elektron di dalam orbit atau kulitnya memang menampilkan besar energi yang berbeda. Jadi, letak kulit elektron berhubungan erat dengan level energi dari elektron yang berada di lintasan kulit tersebut. Singkatnya, jarak kulit elektron dari pusat atom menentukan besar energi elektron.

Semakin besar bilangan n, maka jarak kulit elektron ke pusat atom semakin jauh dan energi elektron di kulit yang berkaitan juga semakin besar. Biasanya elektron mengisi orbital pada atom di bagian kulit K terlebih dahulu yang mempunyai tingkat energi terendah.

3. Jumlah Elektron di Tiap Kulit

Pada dasarnya, jumlah elektron yang mengisi kulit-kulit elektron mempunyai batasan tertentu. Jumlah maksimal elektron yang berada di lapisan kulit terluar sebuah atom yaitu 8. Untuk menentukan jumlah elektron yang mendiami kulit tertentu dapat menggunakan rumus berikut :

Kulit elektron yang ke-n = 2n²

Baca: Momen Inersia

Tabel Konfigurasi Elektron

Susunan elektron pada sebuah unsur sudah tertulis berdasarkan aturan yang ilmuwan-ilmuwan sepakati. Konsep konfigurasi atau susunan elektron dari atom sangat krusial dalam memahami struktur dalam tabel periodik unsur. Tabel konfigurasi atau susunan elektron beserta unsur-unsurnya tertera di bawah ini.

Contoh Soal Konfigurasi Elektron

Mata pelajaran kimia kerap menampilkan soal berkaitan dengan susunan elektron. Ada baiknya berlatih menjawab soal mengenai konfigurasi atau susunan elektron seperti berikut ini.

Bagaimana konfigurasi dan jumlah elektron pada masing-masing kulit elektron dalam atom dari unsur Sr (Z=38) dan Ni (Z=28)?

Jawaban:

Baca: Mekanika Kuantum

Aturan Penuh / Setengah Penuh

Masing-masing orbital atau subkulit elektron mempunyai batasan tersendiri bagi elektron yang menempatinya. Hal ini dapat membantu tentang aturan penuh dan setengah penuh. Secara garis besar terdapat 4 jenis subkulit antara lain s, d, f, dan p di mana setiap subkulit berisi jumlah elektron berbeda.

1. Subkulit s

Orbital s mampu menampung elektron dengan batas maksimal 2.

2. Subkulit p

Jumlah maksimal elektron di subkulit p adalah 6.

3. Subkulit d

Maksimal elektron yang berada di subkulit d berjumlah 10.

4. Subkulit f

Subkulit f dapat menampung elektron dengan jumlah maksimal 14.

Penulisan orbital beserta jumlah elektron di dalamnya yaitu dengan cara mencantumkan nomor kulit terlebih dahulu, kemudian orbital, dan terakhir jumlah elektron.

Misalnya:

Jadi, aturan penuh maupun setengah penuh dalam susunan elektron menunjukkan bahwa suatu elektron mampu berpindah dari orbital yang satu ke yang lain demi memperoleh susunan yang jauh lebih stabil. Aturan ini berlaku untuk konfigurasi yang mempunyai akhir yakni subkulit d.

Baca: Energi Potensial

Diagram Orbital

Letak elektron dalam beberapa lapisan kulit pertama hingga terjauh dari atom mengikuti mekanika kuantum. Istilah diagram orbital mengacu pada gambaran dari elektron yang berada dalam orbital atom.

Dalam diagram ini, sebuah anak panah ke atas maupun ke bawah melambangkan elektron. Sedangkan orbital, tempat elektron berada berupa kotak. Orbital s berjumlah 1 kotak, d memiliki 5 kotak, p terdiri dari 3 kotak dan f mempunyai 7 kotak.

Ketika membuat diagram orbital, maka harus memperhatikan aturan yang meliputi aturan Hund dan asas larangan Pauli. Penjelasan lebih lanjut mengenai aturan tersebut ada di bawah ini.

Baca: Dimensi Daya

Asas Larangan Pauli

Berdasarkan asas larangan Pauli, tidak boleh adanya lebih dari dua buah elektron dalam satu orbital atom, sehingga elektron hanya bisa berpindah dari orbital satu ke yang lain apabila di dalamnya terdapat kekosongan. Misalnya, sebuah atom dengan dua elektron di orbital 1s tertera di gambar bawah ini:

Aturan Hund

Aturan Hund menyatakan bahwa orbital-orbital yang memiliki energi sama, terlebih dahulu terisi oleh satu elektron yang mempunyai arah atau spin yang sama, lalu elektron akan masuk ke orbital-orbital dengan cara berurutan dengan arah berlawanan.

Artinya, pada subkulit yang sama, tiap-tiap orbital terdapat satu elektron yang arah panahnya sama, lalu sisa elektron lainnya terisi oleh elektron pasangan yang arah panahnya berlawanan. Penjelasan lebih lanjut ada dalam gambar berikut ini.

Elektron berada dalam susunan tertentu pada sebuah atom. Istilah yang menggambarkan susunan tersebut ialah konfigurasi elektron. Dengan memahami tabel konfigurasi, diagram orbital maupun aturan lainnya, maka soal konfigurasi atau susunan elektron dapat mudah terjawab.