Struktur Atom dan Konfigurasi Elektron

(1)

Kimia Dasar

Dosen : Irma Suryani S.Si.

Disusun Oleh : Disusun Oleh :

Atik Wigatiningsih

Dian Triawisha Khusma

Siti Hajar Chatami

Prodi : Teknik Kimia/ Pagi

Tahun 2011/2012 Tahun 2011/2012

Universitas Bhayangkara Jakarta Raya kampus II Universitas Bhayangkara Jakarta Raya kampus II

Jalan Perjuangan Bekasi Utara 17142 Jalan Perjuangan Bekasi Utara 17142

Telp : 88955882 Fax: 88955871 Telp : 88955882 Fax: 88955871

(2)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas terselesaikannya Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas terselesaikannya makalah Kimia Dasar mengenai “Struktur Atom dan Konfigurasi Elektron“ ini dengan penuh makalah Kimia Dasar mengenai “Struktur Atom dan Konfigurasi Elektron“ ini dengan penuh kemudahan. Tanpa pertolongan-Nya mungkin kami tidak akan mampu menyelesaikan kemudahan. Tanpa pertolongan-Nya mungkin kami tidak akan mampu menyelesaikan makalah ini dengan baik.

makalah ini dengan baik.

Makalah ini kami buat berdasarkan apa yang telah kami pelajari dalam mata kuliah Makalah ini kami buat berdasarkan apa yang telah kami pelajari dalam mata kuliah Kimia Dasar. Makalah ini dibuat untuk memenuhi penilaian dan sebagai bahan presentasi Kimia Dasar. Makalah ini dibuat untuk memenuhi penilaian dan sebagai bahan presentasi dalam mata kuliah Kimia Dasar. Makalah ini berisi materi mengenai sejarah teori-teori atom, dalam mata kuliah Kimia Dasar. Makalah ini berisi materi mengenai sejarah teori-teori atom, struktur atom, sifat-sifat unsur dalam Sistem Periodik Unsur, Konfigurasi Elektron dan struktur atom, sifat-sifat unsur dalam Sistem Periodik Unsur, Konfigurasi Elektron dan Bilangan-Bilanga

Bilangan-Bilangan n Kuantum.Kuantum.

Selanjutnya, kami mengucapkan banyak terima kasih kepada Ibu Irma Suryani, Selanjutnya, kami mengucapkan banyak terima kasih kepada Ibu Irma Suryani, S.Si. selaku dosen dalam mata kuliah Kimia Dasar yang telah membantu dalam penyusunan S.Si. selaku dosen dalam mata kuliah Kimia Dasar yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini dan teman- teman y

makalah ini dan teman- teman yang ang tidak bisa kami sebutkatidak bisa kami sebutkan satu persatu. Berkan satu persatu. Berkat masukant masukan dan dorongan merekalah makalah ini dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu.

dan dorongan merekalah makalah ini dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu.

Akhir kata, tiada gading yang tak retak, demikian pula dengan makalah ini. Oleh Akhir kata, tiada gading yang tak retak, demikian pula dengan makalah ini. Oleh karena itu, kami mohon saran dan kritik yang membangun dari para pembaca yang kami karena itu, kami mohon saran dan kritik yang membangun dari para pembaca yang kami nantikan demi kesempurnaan makalah ini.

nantikan demi kesempurnaan makalah ini.

Bekasi ,4 Oktober 2011 Bekasi ,4 Oktober 2011

Penyusun Penyusun

(3)

A.

Struktur Atom

Struktur atom

Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awanmerupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti

tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gayaatom oleh gaya elektromagnetik. Demikian pula sekumpulan atom dapat berikatan satu sama lainnya elektromagnetik. Demikian pula sekumpulan atom dapat berikatan satu sama lainnya membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan

membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang samaelektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan merupakan ion. Atom dikelompokkan berdasarkan

bersifat positif atau negatif dan merupakan ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah jumlah proton dan neutron

proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsurpada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah

kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom

yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagisebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para fi

lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf lsuf IndiaIndia dandan Yunani.Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, paraPada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen sub atom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah dapat komponen-komponen sub atom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah dapat dibagi-bagi lagi.Prinsip-prinsip

dibagi-bagi lagi.Prinsip-prinsip mekanika kuantummekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudianyang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

berhasil memodelkan atom.

Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan objek yang sangat kecil dengan Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan objek yang sangat kecil dengan massa yang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat dipantau menggunakan peralatan khusus massa yang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat dipantau menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop penerowongan payaran. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti seperti mikroskop penerowongan payaran. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil yang dapat mengalami

memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil yang dapat mengalami peluruhanpeluruhan radioaktif.

radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi yang mengubah jumlah proton danHal ini dapat mengakibatkan transmutasi yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah ras energi, ataupun neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah ras energi, ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara ras tersebut dengan menyerap orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara ras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara ras. Elektron pada ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara ras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.

atom tersebut. 1.

1.

Perkembangan Model Atom

Seorang filsuf Yunani yang bernama

Seorang filsuf Yunani yang bernama DemocritusDemocritus berpendapat bahwa jika suatu bendaberpendapat bahwa jika suatu benda dibelah terus menerus, maka pada saat tertentu akan didapat akan didapat bagian yang tidak dibelah terus menerus, maka pada saat tertentu akan didapat akan didapat bagian yang tidak dapat dibelah lagi. Bagian seperti ini oleh Democritus disebut atom. Istilah atom berasal dari dapat dibelah lagi. Bagian seperti ini oleh Democritus disebut atom. Istilah atom berasal dari bahasa yunani

bahasa yunani “a”“a” yang artinya tidak, sedangkanyang artinya tidak, sedangkan “tomos”“tomos” yang artinya dibagi. Jadi, atomyang artinya dibagi. Jadi, atom artinya tidak dapat dibagi lagi.

artinya tidak dapat dibagi lagi. Pengertian ini kemudian disempurnakan menjadi,Pengertian ini kemudian disempurnakan menjadi, atom adalahatom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak dapat dibelah lagi namun namun masih memiliki bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak dapat dibelah lagi namun namun masih memiliki sifat kimia dan sifat fisika benda asalnya.

sifat kimia dan sifat fisika benda asalnya. Atom dilambangkan dengan

Atom dilambangkan dengan ZXA,ZXA, dimana A = nomor massa (menunjukkan massa atom,dimana A = nomor massa (menunjukkan massa atom, merupakan jumlah proton dan neutron), Z = nomor atom (menunjukkan jumlah elektron atau merupakan jumlah proton dan neutron), Z = nomor atom (menunjukkan jumlah elektron atau proton). Proton bermuatan positif, neutron tidak bermuatan (netral), dan elektron bermuatan proton). Proton bermuatan positif, neutron tidak bermuatan (netral), dan elektron bermuatan negatif. Massa proton = massa neutron = 1.800 kali massa elektron. Atom-atom yang negatif. Massa proton = massa neutron = 1.800 kali massa elektron. Atom-atom yang memiliki nomor atom sama dan nomor massa berbeda disebut isotop, atom-atom yang memiliki nomor atom sama dan nomor massa berbeda disebut isotop, atom-atom yang

(4)

memiliki nomor massa sama dan nomor atom berbeda dinamakan isobar, atom-atom yang memiliki nomor massa sama dan nomor atom berbeda dinamakan isobar, atom-atom yang memiliiki jumlah neutron yang sama dinamakan isoton.

memiliiki jumlah neutron yang sama dinamakan isoton.

2.

Macam-macam Model Atom

a.

a. Model Atom John Dalton

Model Atom John Dalton

Pada tahun

Pada tahun 1808,1808, John DaltonJohn Dalton yang merupakan seorang guru di Inggris, melakukanyang merupakan seorang guru di Inggris, melakukan perenunga

perenungan tentang atom. n tentang atom. Hasil perenungan Dalton menyempurnakan teori atom Hasil perenungan Dalton menyempurnakan teori atom Democritus.Democritus. Bayangan Dalton dan Democritus adalah bahwa atom berbentuk pejal. Dalam renungannya Bayangan Dalton dan Democritus adalah bahwa atom berbentuk pejal. Dalam renungannya Dalton mengemukakan postulatnya tentang atom:

Dalton mengemukakan postulatnya tentang atom: 1.

1. Setiap unsur terdiri dari pSetiap unsur terdiri dari partikel yang sangat kecil yang dinamakan dengan atomartikel yang sangat kecil yang dinamakan dengan atom 2.

2. Atom dari unsur yang sama memiliiki sifat yang samaAtom dari unsur yang sama memiliiki sifat yang sama 3.

3. Atom dari unsur berbeda memiliki Atom dari unsur berbeda memiliki sifat yang berbeda pulasifat yang berbeda pula 4.

4. Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan reaksiAtom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan reaksi kimia, atom tidak dapat dimusnahkan dan atom juga tidak d

kimia, atom tidak dapat dimusnahkan dan atom juga tidak d apat dihancurkanapat dihancurkan 5.

5. Atom-atom dapat bergabung membentuk gabungan atom yang disebut Atom-atom dapat bergabung membentuk gabungan atom yang disebut molekulmolekul 6.

6. Dalam senyawa, perbandingan massa masing-masing unsur adalah tetapDalam senyawa, perbandingan massa masing-masing unsur adalah tetap

Teori atom Dalton mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom. Teori atom Dalton mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom. Namun, teori atom Dalton memiliki

Namun, teori atom Dalton memiliki kekurangakekurangan, yaitu tidak n, yaitu tidak dapat menerangkan suatu larutandapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat listrik padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan

menghantarkan arusarus listrik.listrik.

b.

b. Model Atom J.J. Thomson

Model Atom J.J. Thomson

Pada tahun 1897, J.J Thomson mengamati elektron. Dia menemukan bahwa semua atom Pada tahun 1897, J.J Thomson mengamati elektron. Dia menemukan bahwa semua atom berisi elektron yang bermuatan negatif. Dikarenakan atom bermuatan netral, maka setiap berisi elektron yang bermuatan negatif. Dikarenakan atom bermuatan netral, maka setiap atom harus berisikan partikel bermuatan positif agar dapat menyeimbangkan muatan negatif atom harus berisikan partikel bermuatan positif agar dapat menyeimbangkan muatan negatif dari elektron.

dari elektron.

Kelebihan model atom Thomson Kelebihan model atom Thomson

Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

merupakan bagian terkecil dari suatu unsur. Kelemahan model atom Thomson

Kelemahan model atom Thomson

Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

(5)

c.

c. Model Atom Rutherford

Model Atom Rutherford

Rutherford

Rutherford melakukan penelitian tentang hamburan sinar α pada lempeng emas. Hasilmelakukan penelitian tentang hamburan sinar α pada lempeng emas. Hasil pengamatan tersebut dikembangkan dalam hipotesis model atom

pengamatan tersebut dikembangkan dalam hipotesis model atom Rutherford yaitu:Rutherford yaitu: a)

a) Sebagian besar dari atom Sebagian besar dari atom merupakan permukaan kosong.merupakan permukaan kosong. b)

b) Atom memiliki inti Atom memiliki inti atom bermuatan positif yang merupakan pusat massa atom.atom bermuatan positif yang merupakan pusat massa atom. c)

c) Elektron bergerak mengelilingi inti Elektron bergerak mengelilingi inti dengan kecepatan yang sangat tinggi.dengan kecepatan yang sangat tinggi. d)

d) Sebagian besarSebagian besar partikel partikel α α lewat lewat tanpa tanpa mengalami mengalami pembelokkan/hambatan. pembelokkan/hambatan. SebagianSebagian kecil dibelokkan, dan sedikit

kecil dibelokkan, dan sedikit sekali yang dipantulkan.sekali yang dipantulkan. Kelemahan Model Atom Rutherford

Kelemahan Model Atom Rutherford a)

a) Menurut hukum fisika klasik, elektron yang bergerak mengelilingi inti memancarkanMenurut hukum fisika klasik, elektron yang bergerak mengelilingi inti memancarkan energi dalam bentuk

energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Akibatnya, lama-kelamaan elektrongelombang elektromagnetik. Akibatnya, lama-kelamaan elektron itu akan kehabisan energi dan akhirnya menempel pada inti.

itu akan kehabisan energi dan akhirnya menempel pada inti. b)

b) Model atom rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan caraModel atom rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap ini atom.

rotasinya terhadap ini atom. c)

c) Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil.

stabil. d)

d) Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).

d. Model Atom Niels Bohr

Pada tahun 1913,

Pada tahun 1913, Niels BohrNiels Bohr mengemukakan pendapatnya bahwa elektron bergerak mengemukakan pendapatnya bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom. Model atom mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom. Model atom Bohr merupakan penyempurnaan dari model atom

Bohr merupakan penyempurnaan dari model atom Rutherford.Rutherford.

Kelemahan teori atom Rutherford diperbaiki oleh Neils Bohr dengan postulat bohr : Kelemahan teori atom Rutherford diperbaiki oleh Neils Bohr dengan postulat bohr :

a)

a) Elektron-elektron yang mengelilingi inti mempunyai lintasan dan energi tertentu.Elektron-elektron yang mengelilingi inti mempunyai lintasan dan energi tertentu. b)

b) Dalam orbital tertentu, energi elektron adalah tetap. Elektron akan menyerap energiDalam orbital tertentu, energi elektron adalah tetap. Elektron akan menyerap energi jika berpindah ke

jika berpindah ke orbit orbit yang lebih lyang lebih luar dan uar dan akan membebaskan energi akan membebaskan energi jika jika berpindahberpindah ke orbit yang lebih dalam

(6)

Kelebihan model atom Bohr Kelebihan model atom Bohr

a)

a) atom terdiri dari atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron. Kelemahan model atom Bohr

Kelemahan model atom Bohr b)

b) tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack.efek Strack. c)

c) Tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik,Tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik, pengaruh medan magnet terhadap atom-atom, dan spektrum atom yang berelektron pengaruh medan magnet terhadap atom-atom, dan spektrum atom yang berelektron lebih banyak.

lebih banyak.

B. B. Bilangan Kuantum

Bilangan Kuantum

Persamaan gelombang oleh Erwin Schrodinger memperjelas kemungkinan Persamaan gelombang oleh Erwin Schrodinger memperjelas kemungkinan ditemukannya elektron melalui bilangan-bilangan kuantum. Daerah paling mungkin ditemukannya elektron melalui bilangan-bilangan kuantum. Daerah paling mungkin ditemukannya elektron disebut orbital, sehingga bilangan-bilangan akan memperjelas posisi ditemukannya elektron disebut orbital, sehingga bilangan-bilangan akan memperjelas posisi elektron dalam atom.

elektron dalam atom.

Ada empat bilangan kuantum yang akan kita kenal, yaitu bilangan kuantum utama (n), Ada empat bilangan kuantum yang akan kita kenal, yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum Azimut (I), bilangan kuantum magnetic (m)

bilangan kuantum Azimut (I), bilangan kuantum magnetic (m) dan bilangan kuantum spin (s).dan bilangan kuantum spin (s). Berikut ini adalah contoh soal

Berikut ini adalah contoh soal bilangan kuantum :bilangan kuantum : 1.

1. Salah satu electron terluar yang terdapat dalam atom dengan nomor atom 20 mempunyaiSalah satu electron terluar yang terdapat dalam atom dengan nomor atom 20 mempunyai harga bilangan kuantum..

harga bilangan kuantum.. a. a. n = 1 l = 1 m = 1 s = +1/2n = 1 l = 1 m = 1 s = +1/2 b. b. n = 2 l = 2 m = 2 s = -1/2n = 2 l = 2 m = 2 s = -1/2 c. c. n = 3 l = 1 m = 2 s = +1/2n = 3 l = 1 m = 2 s = +1/2 d. d. n = 4 l = 0 m = 0 s = +1/2n = 4 l = 0 m = 0 s = +1/2 e. e. n = 4 l = 1 m = 1 s = -1/2n = 4 l = 1 m = 1 s = -1/2 Jawaban Jawaban

Bilangan kuantum ada 4 yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), Bilangan kuantum ada 4 yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), bilangan kuantum magnetic (m), dan bilangan kuantum spin (s). Atom dengan nomor atom bilangan kuantum magnetic (m), dan bilangan kuantum spin (s). Atom dengan nomor atom 20, mempunyai konfigurasi elektron sebagai berikut :

20, mempunyai konfigurasi elektron sebagai berikut : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

Elektron terluar berada di orbital 4s sehingga : Elektron terluar berada di orbital 4s sehingga : Bilangan kuantum utamanya n = 4

Bilangan kuantum utamanya n = 4 Bilangan kuantum azimutny

Bilangan kuantum azimutnya l = 0 a l = 0 (ingat orbital s nilai l (ingat orbital s nilai l nya adalah 0)nya adalah 0) Bilangan kuantum magnetiknya m = 0

Bilangan kuantum magnetiknya m = 0

Bilangan kuantum spinnya adalah s = 1/2 atau Bilangan kuantum spinnya adalah s = 1/2 atau -1/2-1/2

Jadi elektron terluar atom tersebut memiliki konfigurasi elektron sebagai berikut : Jadi elektron terluar atom tersebut memiliki konfigurasi elektron sebagai berikut : n = 4 l = 0 m = 0 s = +1/2 atau n = 4 l = 0 m = 0 s = -1/2

n = 4 l = 0 m = 0 s = +1/2 atau n = 4 l = 0 m = 0 s = -1/2 Jawaban D

Jawaban D

1. 1. Bilangan Kuantum Utama

Bilangan Kuantum Utama

Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari elektron. Bilangan kuantum utama

elektron. Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambangdinyatakan dengan lambang nn sebagaimana tingkat energisebagaimana tingkat energi elektron pada lintasan atau kulit

ke-elektron pada lintasan atau kulit ke-nn..

Bisa dikatakan bahwa bilangan kuantum utama berkaitan dengan kulit elektron di dalam Bisa dikatakan bahwa bilangan kuantum utama berkaitan dengan kulit elektron di dalam atom. Bilangan kuantum utama membatasi jumlah elektron yang dapat menempati satu atom. Bilangan kuantum utama membatasi jumlah elektron yang dapat menempati satu lintasan atau kulit

lintasan atau kulit berdasarkan persamaaberdasarkan persamaan berikut.n berikut.

Jumlah maksimum elektron pada kulit

(7)

Tabel 1. Hubungan jenis kulit

Tabel 1. Hubungan jenis kulit dan nilai bilangan kuantum utama.dan nilai bilangan kuantum utama. Jenis

Jenis Kulit Kulit Nilai Nilai (n)(n) K K 11 L L 22 M M 33 N N 44

2. 2. Bilangan Kuantum Azimut (I)

Bilangan Kuantum Azimut (I)

Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti

arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti atom. Terpecahnya garis spektumatom. Terpecahnya garis spektum atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet.

di dalam medan magnet.

Bilangan kuantum azimut menyatakan sub kulit tempat elektron berada dan bentuk orbital, Bilangan kuantum azimut menyatakan sub kulit tempat elektron berada dan bentuk orbital, serta menentukan besarnya momentum sudut elektron terhadap inti.

serta menentukan besarnya momentum sudut elektron terhadap inti.

Banyaknya subkulit tempat elektron berada tergantung pada nilai bilangan kuantum utama Banyaknya subkulit tempat elektron berada tergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n). Nilai bilangan kuantum azimut dari 0 sampai dengan (n - 1). Bila n = 1, maka hanya ada (n). Nilai bilangan kuantum azimut dari 0 sampai dengan (n - 1). Bila n = 1, maka hanya ada satu subkulit yaitu l = 0. Sedangkan n = 2, maka ada dua subkulit yaitu l =

satu subkulit yaitu l = 0. Sedangkan n = 2, maka ada dua subkulit yaitu l = 0 dan l = 1.0 dan l = 1. Seandainya dibuat dalam tabel maka akan tampak sebagai berikut :

Seandainya dibuat dalam tabel maka akan tampak sebagai berikut :

Tabel 2. Hubungan bilangan kuantum utama dan

Tabel 2. Hubungan bilangan kuantum utama dan azimut serta subkulit.azimut serta subkulit. Bilangan Kuantum Bilangan Kuantum Utama (n) Utama (n) Bilangan Kuantum Bilangan Kuantum Azimut (I)

Azimut (I) Banyaknya SubKulitBanyaknya SubKulit 1 1 00 11 2 2 00 1 1 2 2 3 3 00 1 1 2 2 3 3 4 4 00 1 1 2 2 3 3 4 4

Sub kulit yang harganya berbeda-beda ini diberi nama khusus: Sub kulit yang harganya berbeda-beda ini diberi nama khusus: ll = 0 ; sesuai sub kulit s = 0 ; sesuai sub kulit s (s = sharp)(s = sharp)

ll = 1 ; sesuai sub kulit p = 1 ; sesuai sub kulit p (p = principle)(p = principle) ll == 2 ; sesuai sub kulit d (d 2 ; sesuai sub kulit d (d = diffuse)= diffuse) ll == 3 ; sesuai sub kulit f 3 ; sesuai sub kulit f (f = fundamental)(f = fundamental)

Tabel 3. Hubungan subkulit sejenis dalam kulit

Tabel 3. Hubungan subkulit sejenis dalam kulit yang berbeda pada atom.yang berbeda pada atom. Kulit

Kulit Nilai Nilai n n Nilai Nilai I I Jenis Jenis SubkulitSubkulit K K 11 00 1s1s L L 22 00 2s2s 1 1 2p2p M M 33 00 3s3s 1 1 3p3p 2 2 3d3d N N 44 00 4s4s 1 1 4p4p 2 2 4d4d 3 3 4f 4f

3.

(8)

Momentum sudut elektron

Momentum sudut elektron L L merupakan sebuah vektor. Jika vektor momentum sudutmerupakan sebuah vektor. Jika vektor momentum sudut L L diproyeksikan ke arah sumbu yang tegak atau sumbu-z secara tiga dimensi akan didapatkan diproyeksikan ke arah sumbu yang tegak atau sumbu-z secara tiga dimensi akan didapatkan besar komponen momentum sudut arah sumbu-z dinyatakan sebagai

besar komponen momentum sudut arah sumbu-z dinyatakan sebagai L L z z. bilangan bulat yang. bilangan bulat yang

berkaitan dengan besar

berkaitan dengan besar L L z z adalahadalah mm. bilangan ini . bilangan ini disebut bilangan kuantum magnetik. Karenadisebut bilangan kuantum magnetik. Karena

besar

besar L L z z bergantung pada besar momentum sudut elektronbergantung pada besar momentum sudut elektron L L, maka nilai, maka nilai mm juga berkaitanjuga berkaitan

dengan nilai dengan nilai ll.. m

m = −= −ll, … , 0, … , +, … , 0, … , +ll misalnya, untuk nilai

misalnya, untuk nilai ll = 1, nilai= 1, nilai mm yang diperbolehkan adalah −1, 0yang diperbolehkan adalah −1, 0, +1., +1. Bilangan kuantum magnetik menyatakan orbital tempat dit

Bilangan kuantum magnetik menyatakan orbital tempat ditemukannya elektron pada subkulitemukannya elektron pada subkulit tertentu dan arah momentum sudut elektron terhadap inti. Sehingga nilai bilangan kuantum tertentu dan arah momentum sudut elektron terhadap inti. Sehingga nilai bilangan kuantum magnetik berhubungan dengan bilangan kuantum azimut. Nilai bilangan kuantum magnetik magnetik berhubungan dengan bilangan kuantum azimut. Nilai bilangan kuantum magnetik antara - l sampai + l.

antara - l sampai + l.

Hubungan antara bilangan kuantum azimut dengan bilangan kuantum magnetik dapat Anda Hubungan antara bilangan kuantum azimut dengan bilangan kuantum magnetik dapat Anda perhatikan pada tabel 6.

perhatikan pada tabel 6.

Tabel 6. Hubungan bilangan kuantum azimut dengan bilangan kuantum

Tabel 6. Hubungan bilangan kuantum azimut dengan bilangan kuantum magnetik.magnetik. Bilangan Bilangan Kuantum Kuantum Azimut Azimut Tanda Tanda Orbital Orbital Bilangan Kuantum Bilangan Kuantum Magnetik Magnetik Gambaran Gambaran Orbital Orbital Jumlah Jumlah Orbital Orbital 0 0 SS 00 11 1 1 PP -1, -1, 0, 0, +1 +1 33 2 2 DD -2, -2, -1, -1, 0, 0, +1, +1, +2 +2 55 3 3 FF -3, -3, -2, -2, -1, -1, 0, 0, +1, +1, +2, +2, +3 +3 77

4. 4. Bilangan Kuantum Spin (s).

Bilangan Kuantum Spin (s).

Bilangan kuantum spin diperlukan untuk menjelaskan efek

Bilangan kuantum spin diperlukan untuk menjelaskan efek Zeeman anomali. Anomali iniZeeman anomali. Anomali ini berupa terpecahnya garis spektrum menjadi lebih banyak garis dibanding yang diperkirakan. berupa terpecahnya garis spektrum menjadi lebih banyak garis dibanding yang diperkirakan. Jika efek Zeeman disebabkan oleh adanya medan magnet eksternal, maka efek Zeeman Jika efek Zeeman disebabkan oleh adanya medan magnet eksternal, maka efek Zeeman anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya. Rotasi atau spin elektron anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya. Rotasi atau spin elektron menghasilkan momentum sudut intrinsik elektron. Momentum sudut spin juga mempunyai menghasilkan momentum sudut intrinsik elektron. Momentum sudut spin juga mempunyai dua orientasi yang berbeda, yaitu spin atas dan spin bawah. Tiap orientasi spin elektron dua orientasi yang berbeda, yaitu spin atas dan spin bawah. Tiap orientasi spin elektron memiliki energi yang berbeda tipis sehingga terlihat

memiliki energi yang berbeda tipis sehingga terlihat sebagai garis spektrum yang terpisah.sebagai garis spektrum yang terpisah. Bilangan kuantum spin

Bilangan kuantum spin (s): menunjukkan(s): menunjukkan araharah perputaran elektron pada sumbunya. Dalamperputaran elektron pada sumbunya. Dalam satu orbital,

satu orbital, maksimummaksimum dapat beredar 2 elektron dan kedua elektron ini berputar melaluidapat beredar 2 elektron dan kedua elektron ini berputar melalui sumbu dengan arah yang berlawanan, dan masing-masing diberi harga spin +1/2 atau -1/2. sumbu dengan arah yang berlawanan, dan masing-masing diberi harga spin +1/2 atau -1/2.

C.

(9)

Dalam

Dalam fisika atomfisika atom dandan kimia kuantum,kimia kuantum, konfigurasi elektronkonfigurasi elektron adalah susunanadalah susunan elektron-elektron

elektron-elektron pada sebuahpada sebuah atom,atom, molekul,molekul, atau struktur fisik lainnya. Sama sepertiatau struktur fisik lainnya. Sama seperti partikel elementer

partikel elementer lainnya, elektron patuh pada hukumlainnya, elektron patuh pada hukum mekanika kuantummekanika kuantum dan menampilkandan menampilkan sifat-sifat bak-partikel maupun bak-gelombang. Secara formal,

sifat-sifat bak-partikel maupun bak-gelombang. Secara formal, keadaan kuantumkeadaan kuantum elektronelektron tertentu ditentukan oleh

tertentu ditentukan oleh fungsi gelombangnya,fungsi gelombangnya, yaitu sebuah fungsi ruang dan waktu yangyaitu sebuah fungsi ruang dan waktu yang bernilai kompleks.

bernilai kompleks. MenurutMenurut interpretasi mekanika kuantum Copenhagen,interpretasi mekanika kuantum Copenhagen, posisi sebuahposisi sebuah elektron tidak bisa

elektron tidak bisa ditentukan kecuali setelah adanya aksi pengukuran yang menyebabkannyaditentukan kecuali setelah adanya aksi pengukuran yang menyebabkannya untuk bisa dideteksi. Probabilitas aksi pengukuran akan mendeteksi sebuah elektron pada titik untuk bisa dideteksi. Probabilitas aksi pengukuran akan mendeteksi sebuah elektron pada titik tertentu pada ruang adalah proporsional terhadap kuadrat nilai

tertentu pada ruang adalah proporsional terhadap kuadrat nilai absolut fungsi gelombang padaabsolut fungsi gelombang pada titik tersebut.

titik tersebut.

Elektron-elektron dapat berpindah dari satu

Elektron-elektron dapat berpindah dari satu aras energiaras energi ke aras energi yang lainnya denganke aras energi yang lainnya dengan emisi atau absorpsi

emisi atau absorpsi kuantumkuantum energi dalam bentuk energi dalam bentuk foton.foton. Oleh karenaOleh karena asas larangan Pauli,asas larangan Pauli, tidak boleh ada lebih dari dua elektron yang dapat menempati sebuah

tidak boleh ada lebih dari dua elektron yang dapat menempati sebuah orbital atom,orbital atom, sehinggasehingga elektron hanya akan meloncat dari satu orbital ke orbital yang lainnya hanya jika terdapat elektron hanya akan meloncat dari satu orbital ke orbital yang lainnya hanya jika terdapat kekosongan di dalamnya.

kekosongan di dalamnya.

Pengetahuan atas konfigurasi elektron atom-atom sangat berguna dalam membantu Pengetahuan atas konfigurasi elektron atom-atom sangat berguna dalam membantu pemahaman struktur

pemahaman struktur tabel periodik tabel periodik unsur-unsur. Konsep ini juga unsur-unsur. Konsep ini juga berguna dalam menjelaskanberguna dalam menjelaskan ikatan kimia

ikatan kimia yang menjaga atom-atom tetap bersama.Dibawah ini adalah contoh soalyang menjaga atom-atom tetap bersama.Dibawah ini adalah contoh soal konfigurasi elektron : konfigurasi elektron : K L K L M M N N O O P P QQ X= X= 2 2 8 8 18 18 32 32 32 32 32 32 3232 11 11X= X= K K L L M M N N Periode Periode ke ke 33 2 2 8 8 1 1 Golongan Golongan IAIA X adalah X adalah1111NaNa K K L L M M N N Periode Periode ke ke 44 19 19X= X= 2 2 8 8 8 8 1 1 Golongan Golongan IAIA X adalah X adalah 1919KK

1. 1. Kelopak dan subkelopak

Kelopak dan subkelopak

Konfigurasi elektron yang pertama kali dipikirkan adalah berdasarkan pada model atom Konfigurasi elektron yang pertama kali dipikirkan adalah berdasarkan pada model atom model Bohr.

model Bohr. Adalah umum membicarakan kelopak maupun subkelopak walaupun sudahAdalah umum membicarakan kelopak maupun subkelopak walaupun sudah terdapat kemajuan dalam pemahaman sifat-sifat

terdapat kemajuan dalam pemahaman sifat-sifat mekania kuantummekania kuantum elektron. Berdasarkanelektron. Berdasarkan asasasas larangan Pauli,

(10)

kasus-kasus tertentu, terdapat beberapa orbital yang memiliki aras energi yang sama kasus-kasus tertentu, terdapat beberapa orbital yang memiliki aras energi yang sama (dikatakan be

(dikatakan berdegenerasi)rdegenerasi), dan orbital-orbital ini dihitung bersama dalam konfigurasi, dan orbital-orbital ini dihitung bersama dalam konfigurasi elektron.

elektron.

Kelopak elektron merupakan sekumpulan orbital-orbital atom yang memiliki

Kelopak elektron merupakan sekumpulan orbital-orbital atom yang memiliki bilanganbilangan kuantum utama

kuantum utama nn yang sama, sehingga orbital 3s, orbital-orbital 3p, dan orbital-orbital 3dyang sama, sehingga orbital 3s, orbital-orbital 3p, dan orbital-orbital 3d semuanya merupaka

semuanya merupakan bagian dari n bagian dari kelopak ketiga. Sebuah kelopak elektron dapat menampungkelopak ketiga. Sebuah kelopak elektron dapat menampung 2

2nn22 elektron; kelopak pertama dapat menampung 2 elektron, kelopak kedua 8 elektron, danelektron; kelopak pertama dapat menampung 2 elektron, kelopak kedua 8 elektron, dan kelopak ketiga 18 elektron,

kelopak ketiga 18 elektron, demikian seterusnya.demikian seterusnya.

Subkelopak elektron merupakan sekelompok orbital-orbital yang mempunyai label orbital Subkelopak elektron merupakan sekelompok orbital-orbital yang mempunyai label orbital yang sama, yakni yang memiliki nilai

yang sama, yakni yang memiliki nilai nn dandan ll yang sama. Sehingga tiga orbital 2p yang sama. Sehingga tiga orbital 2p membentuk membentuk satu subkelopak, yang dapat menampung enam elektron. Jumlah elektron yang dapat satu subkelopak, yang dapat menampung enam elektron. Jumlah elektron yang dapat ditampung pada sebuah subkelopak berjumlah 2(2

ditampung pada sebuah subkelopak berjumlah 2(2 ll+1); sehingga subkelopak "s" dapat+1); sehingga subkelopak "s" dapat menampung 2 elektron, subkelopak "p" 6 elektron, subkelopak "d" 10 elektron, dan menampung 2 elektron, subkelopak "p" 6 elektron, subkelopak "d" 10 elektron, dan subkelopak "f" 14 elektron.

subkelopak "f" 14 elektron.

Jumlah elektron yang dapat menduduki setiap kelopak dan subkelopak berasal dari Jumlah elektron yang dapat menduduki setiap kelopak dan subkelopak berasal dari persamaan mekanika kuantumterutama asas larangan Pauli yang menyatakan bahwa tidak persamaan mekanika kuantumterutama asas larangan Pauli yang menyatakan bahwa tidak adaada dua elektron dalam satu atom yang bisa mempunyai nilai yang sama pada keempat

dua elektron dalam satu atom yang bisa mempunyai nilai yang sama pada keempat bilanganbilangan kuantumnya.

kuantumnya.

2. 2. Notasi

Notasi

Para fisikawan dan kimiawan menggunakan notasi standar untuk mendeskripsikan Para fisikawan dan kimiawan menggunakan notasi standar untuk mendeskripsikan konfigurasi-konfigurasi elektron atom dan molekul. Untuk atom, notasinya terdiri dari konfigurasi-konfigurasi elektron atom dan molekul. Untuk atom, notasinya terdiri dari untaian label orbital atom (misalnya 1s, 3d,

untaian label orbital atom (misalnya 1s, 3d, 4f) dengan jumlah elektron dituliskan pada setiap4f) dengan jumlah elektron dituliskan pada setiap orbital (atau sekelompok orbital yang mempunyai label yang sama). Sebagai contoh, orbital (atau sekelompok orbital yang mempunyai label yang sama). Sebagai contoh, hidrogen

hidrogen mempunyai satu elektron pada orbital s kelopak pertama, sehingga konfigurasinyamempunyai satu elektron pada orbital s kelopak pertama, sehingga konfigurasinya ditulis sebagai 1s

ditulis sebagai 1s11.. LitiumLitium mempunyai dua elektron pada subkelopak 1s dan satu elektronmempunyai dua elektron pada subkelopak 1s dan satu elektron pada subkelopak 2s, sehingga konfigurasi elektronnya ditulis sebagai 1s

pada subkelopak 2s, sehingga konfigurasi elektronnya ditulis sebagai 1s222s2s11.. FosforFosfor (bilangan atom

(bilangan atom 15) mempunyai konfigurasi elektron : 1s15) mempunyai konfigurasi elektron : 1s222s2s22 2p2p66 3s3s223p3p33.. Untuk atom dengan banyak elektron, notasi ini

Untuk atom dengan banyak elektron, notasi ini akan menjadi sangat panjang, sehingga notasiakan menjadi sangat panjang, sehingga notasi yang disingkat sering digunakan. Konfigurasi elektron fosfor, misalnya, berbeda dari

yang disingkat sering digunakan. Konfigurasi elektron fosfor, misalnya, berbeda dari neonneon (1s

(1s222s2s222p2p66) hanya pada keberadaan kelopak ketiga. Sehingga konfigurasi elektron neon) hanya pada keberadaan kelopak ketiga. Sehingga konfigurasi elektron neon dapat digunakan untuk menyingkat konfigurasi elektron fosfor. Konfigurasi elektron fosfor dapat digunakan untuk menyingkat konfigurasi elektron fosfor. Konfigurasi elektron fosfor kemudian dapat ditulis: [Ne] 3s

kemudian dapat ditulis: [Ne] 3s22 3p3p33. Konvensi ini sangat berguna karena elektron-elektron. Konvensi ini sangat berguna karena elektron-elektron pada kelopak terluar sajalah yang paling menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur.

pada kelopak terluar sajalah yang paling menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur.

Urutan penulisan orbital tidaklah tetap, beberapa sumber mengelompokkan semua orbital Urutan penulisan orbital tidaklah tetap, beberapa sumber mengelompokkan semua orbital dengan nilai

dengan nilai nn yang sama bersama, sedangkan sumber lainnya yang sama bersama, sedangkan sumber lainnya mengikuti urutan berdasarkanmengikuti urutan berdasarkan asas Aufbau.

asas Aufbau. Sehingga konfigurasi Sehingga konfigurasi Besi Besi dapat dapat ditulis ditulis sebagai [Ar] sebagai [Ar] 3d3d664s4s22 ataupunataupun [Ar] 4s

[Ar] 4s223d3d66(mengikuti asas Aufbau).(mengikuti asas Aufbau).

Adalah umum untuk menemukan label-label orbital "s", "p", "d", "f" ditulis miring, Adalah umum untuk menemukan label-label orbital "s", "p", "d", "f" ditulis miring, walaupaun IUPAC merekomendasikan penulisan normal. Pemilihan huruf "s", "p", "d", "f" walaupaun IUPAC merekomendasikan penulisan normal. Pemilihan huruf "s", "p", "d", "f" berasal dari sistem lama dalam mengkategorikan

berasal dari sistem lama dalam mengkategorikan garis spektra,garis spektra, yakni "sharp", "principal",yakni "sharp", "principal", "diffuse", dan "fundamental". Setelah "f", label selanjutnya diikuti

"diffuse", dan "fundamental". Setelah "f", label selanjutnya diikuti secara alfabetis, yakni "g",secara alfabetis, yakni "g", "h", "i", ...dst, walaupun orbital-orbital ini belum ditemukan.

"h", "i", ...dst, walaupun orbital-orbital ini belum ditemukan.

Konfigurasi elektron molekul ditulis dengan cara yang sama, kecuali bahwa label

Konfigurasi elektron molekul ditulis dengan cara yang sama, kecuali bahwa label orbitalorbital molekul lah

molekul lah yang digunakan, dan bukannya label orbital atom.yang digunakan, dan bukannya label orbital atom.

3. 3. Sejarah

Sejarah

Niels Bohr

Niels Bohr adalah orang yang pertama kali (1923) mengajukan bahwaadalah orang yang pertama kali (1923) mengajukan bahwa periodisitasperiodisitas padapada sifat-sifat unsur kimia dapat dijelaskan oleh struktur elektronik atom tersebut. Pengajuannya sifat-sifat unsur kimia dapat dijelaskan oleh struktur elektronik atom tersebut. Pengajuannya

(11)

didasarkan pada

didasarkan pada model atom Bohr,model atom Bohr, yang mana kelopak-kelopak elektronnya merupakan orbityang mana kelopak-kelopak elektronnya merupakan orbit dengan jarak yang tetap dari inti atom. Konfigurasi awal Bohr berbeda dengan konfigurasi dengan jarak yang tetap dari inti atom. Konfigurasi awal Bohr berbeda dengan konfigurasi yang sekarang digunakan:

yang sekarang digunakan: sulfursulfur berkonfigurasi 2.4.4.6 daripada 1sberkonfigurasi 2.4.4.6 daripada 1s222s2s222p2p663s3s22 3p3p44.. Satu tahun kemudian,

Satu tahun kemudian, E. C. StonerE. C. Stoner memasukkan bilangan kuantum ketigamemasukkan bilangan kuantum ketiga SommerfeldSommerfeld keke dalam deskripsi kelopak elektron, dan dengan benar memprediksi struktur kelopak sulfur dalam deskripsi kelopak elektron, dan dengan benar memprediksi struktur kelopak sulfur sebagai 2.8.6.Walaupun demikian, baik sistem Bohr maupun sistem Stoner tidak dapat sebagai 2.8.6.Walaupun demikian, baik sistem Bohr maupun sistem Stoner tidak dapat menjelaskan dengan baik perubahan

menjelaskan dengan baik perubahan spektra atomspektra atom dalamdalam medan magnetmedan magnet (efek Zeeman)(efek Zeeman)..

Bohr sadar akan kekurangan ini (dan yang lainnya), dan menulis surat kepada temannya Bohr sadar akan kekurangan ini (dan yang lainnya), dan menulis surat kepada temannya Wolfgang Pauli

Wolfgang Pauli untuk meminta bantuannya menyelamatkan teori kuantum (sistem yanguntuk meminta bantuannya menyelamatkan teori kuantum (sistem yang sekarang dikenal sebagai

sekarang dikenal sebagai "teori kuantum lama""teori kuantum lama"). Pauli menyadari bahwa efek Zeeman). Pauli menyadari bahwa efek Zeeman haruslah hanya diakibatkan oleh elektron-elektron terluar atom. Ia juga dapat menghasilkan haruslah hanya diakibatkan oleh elektron-elektron terluar atom. Ia juga dapat menghasilkan kembali struktur kelopak Stoner, namun dengan struktur subkelopak yang benar dengan kembali struktur kelopak Stoner, namun dengan struktur subkelopak yang benar dengan pemasukan sebuah bilangan kuantum keempat dan

pemasukan sebuah bilangan kuantum keempat dan asas larangannyaasas larangannya (1925):(1925): It should

It should be forbidden for be forbidden for more than more than one electron with one electron with the same the same value of value of the main the main quantumquantum number

number nn to have the same value for the other three quantum numbersto have the same value for the other three quantum numbers k k [[ll],], jj [[mmll] and ] and mm

[[mmss].].

Adalah

Adalah tidak tidak diperbolehkdiperbolehkan an untuk untuk lebih lebih dari dari satu satu elektron elektron dengan dengan nilai nilai bilangan bilangan kuantumkuantum utama

utama nn yang sama m yang sama memiliki nilemiliki nilai tiga biai tiga bilangan kuanlangan kuantumtum k k [[ll],], jj [[mmll] dan] dan mm [[mmss] yang sama.] yang sama.

Persamaan Schrödinger

Persamaan Schrödinger yang dipublikasikan tahun 1926 menghasilkan tiga dari empatyang dipublikasikan tahun 1926 menghasilkan tiga dari empat bilangan kuantum sebagai konsekuensi penyelesainnya untuk atom hidrogen: penyelesaian bilangan kuantum sebagai konsekuensi penyelesainnya untuk atom hidrogen: penyelesaian ini menghasilkan orbital-orbital atom yang dapat kita temukan dalam buku-buku teks kimia. ini menghasilkan orbital-orbital atom yang dapat kita temukan dalam buku-buku teks kimia. Kajian spektra atom mengizinkan konfigurasi elektron atom untuk dapat ditentukan secara Kajian spektra atom mengizinkan konfigurasi elektron atom untuk dapat ditentukan secara eksperimen, yang pada akhirnya menghasilkan kaidah empiris (dikenal sebagai kaidah eksperimen, yang pada akhirnya menghasilkan kaidah empiris (dikenal sebagai kaidah Madelung (1936)) untuk urutan orbital atom mana

Madelung (1936)) untuk urutan orbital atom mana yang terlebih dahulu diisi elektron.yang terlebih dahulu diisi elektron.

4. 4. Asas Aufbau

Asas Aufbau

Asas Aufbau (berasal dari(berasal dari Bahasa JermanBahasa Jerman Aufbau Aufbau yang berarti yang berarti "membangun, konstruksi")"membangun, konstruksi") adalah bagian penting dalam konsep konfigurasi elektron awal Bohr. Ia dapat dinyatakan adalah bagian penting dalam konsep konfigurasi elektron awal Bohr. Ia dapat dinyatakan sebagai:

sebagai:

Terdapat maksimal dua elektron yang dapat diisi ke dalam orbital dengan urutan Terdapat maksimal dua elektron yang dapat diisi ke dalam orbital dengan urutan peningkat

peningkatan an energi orbital: orbital energi orbital: orbital berenergberenergi i terendah diisi terendah diisi terlebih dahulu terlebih dahulu sebelumsebelum elektron diletakkan ke orbital berenergi lebih tinggi.

elektron diletakkan ke orbital berenergi lebih tinggi.

Urutan pengisian orbital-orbital atom mengikuti arah panah. 5g dan

Urutan pengisian orbital-orbital atom mengikuti arah panah. 5g dan 6h telah hilang.6h telah hilang.

Asas ini bekerja dengan baik (untuk keadaan dasar atom-atom) untuk 18 unsur pertama; ia Asas ini bekerja dengan baik (untuk keadaan dasar atom-atom) untuk 18 unsur pertama; ia akan menjadi semakin kurang tepat untuk 100 unsur sisanya. Bentuk modern asas Aufbau akan menjadi semakin kurang tepat untuk 100 unsur sisanya. Bentuk modern asas Aufbau menjelaskan urutan energi orbital berdasarkan kaidah Madelung, pertama kali dinyatakan menjelaskan urutan energi orbital berdasarkan kaidah Madelung, pertama kali dinyatakan oleh

oleh Erwin MadelungErwin Madelung pada tahun 1936.pada tahun 1936. 1.

1. Orbital diisi dengan urutan peningkatanOrbital diisi dengan urutan peningkatan nn++ll;; 2.

2. Apabila terdapat dua orbital Apabila terdapat dua orbital dengan nilaidengan nilai nn++ll yang sama, yang sama, maka orbital yangmaka orbital yang pertama d

pertama diisi adalah iisi adalah orbital dorbital dengan nilaiengan nilai nn yang palin yang paling rendah.g rendah. Sehingga, menurut kaidah ini, urutan pengisian orbital adalah sebagai berikut: Sehingga, menurut kaidah ini, urutan pengisian orbital adalah sebagai berikut:

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

(12)

Asas Aufbau dapat diterapkan, dalam bentuk yang dimodifikasi, ke

Asas Aufbau dapat diterapkan, dalam bentuk yang dimodifikasi, ke protonproton dandan neutronneutron dalamdalam inti atom.

inti atom.

Tabel periodik Tabel periodik Bentuk

Bentuk tabel periodik tabel periodik berhubungan dekat dengan konfigurasi elektron atom unsur-unsur.berhubungan dekat dengan konfigurasi elektron atom unsur-unsur. Sebagai contoh, semua unsur

Sebagai contoh, semua unsur golongan 2golongan 2 memiliki konfigurasi elektron [E]memiliki konfigurasi elektron [E] nnss22 (dengan [E](dengan [E] adalah konfigurasi gas inert), dan memiliki kemiripan dalam sifat-sifat kimia. Kelopak adalah konfigurasi gas inert), dan memiliki kemiripan dalam sifat-sifat kimia. Kelopak elektron terluar atom sering dirujuk sebagai "kelopak valensi" dan menentukan sifat-sifat elektron terluar atom sering dirujuk sebagai "kelopak valensi" dan menentukan sifat-sifat kimia suatu unsur. Perlu diingat bahwa kemiripan dalam sifat-sifat kimia telah diketahui satu kimia suatu unsur. Perlu diingat bahwa kemiripan dalam sifat-sifat kimia telah diketahui satu abad sebelumnya, sebelum pemikiran konfigurasi elektron ada.

abad sebelumnya, sebelum pemikiran konfigurasi elektron ada. Kelemahan asas Aufbau

Kelemahan asas Aufbau

Asas Aufbau begantung pada postulat dasar bahwa urutan energi orbital adalah tetap, baik Asas Aufbau begantung pada postulat dasar bahwa urutan energi orbital adalah tetap, baik untuk suatu unsur atau di antara unsur-unsur yang berbeda. Ia menganggap orbital-orbital untuk suatu unsur atau di antara unsur-unsur yang berbeda. Ia menganggap orbital-orbital atom sebagai "kotak-kotak" energi tetap yang mana dapat diletakkan dua elektron. Namun, atom sebagai "kotak-kotak" energi tetap yang mana dapat diletakkan dua elektron. Namun, energi elektron dalam orbital atom bergantung pada energi keseluruhan elektron dalam atom energi elektron dalam orbital atom bergantung pada energi keseluruhan elektron dalam atom (atau ion, molekul, dsb). Tidak ada "penyelesaian satu elektron" untuk sebuah sistem dengan (atau ion, molekul, dsb). Tidak ada "penyelesaian satu elektron" untuk sebuah sistem dengan elektron lebih dari satu, sebaliknya yang ada hanya sekelompok penyelesaian banyak elektron lebih dari satu, sebaliknya yang ada hanya sekelompok penyelesaian banyak elektron, yang tidak dapat dihitung secara eksak (walaupun terdapat pendekatan matematika elektron, yang tidak dapat dihitung secara eksak (walaupun terdapat pendekatan matematika yang dapat dilakukan, seperti

yang dapat dilakukan, seperti metode Hartree-Fock)metode Hartree-Fock).. Ionisasi logam transisi

Ionisasi logam transisi Aplikasi asas Aufbau

Aplikasi asas Aufbau yang terlalu dipaksakan kemudan menghasilkanyang terlalu dipaksakan kemudan menghasilkan paradoksparadoks dalam kimiadalam kimia logam transisi.

logam transisi. KaliumKalium dandan kalsiumkalsium muncul dalam tabel periodik sebelum logam muncul dalam tabel periodik sebelum logam transisi, dantransisi, dan memiliki konfigurasi elektron [Ar] 4s

memiliki konfigurasi elektron [Ar] 4s11 dan [Ar] 4sdan [Ar] 4s22 (orbital 4s diisi terlebih dahulu sebelum(orbital 4s diisi terlebih dahulu sebelum orbital 3d). Hal ini sesuai dengan kaidah Madelung, karena orbital 4s memiliki nilai

orbital 3d). Hal ini sesuai dengan kaidah Madelung, karena orbital 4s memiliki nilai nn++ll = 4= 4 ((nn = = 4,4, ll = 0), sedangkan orbital 3d= 0), sedangkan orbital 3d nn++ll = = 5 5 ((nn = = 3,3, ll = 2). Namun= 2). Namun kromiumkromium dandan tembagatembaga memiliki

memiliki konfigurasi konfigurasi elektron elektron [Ar] [Ar] 3d3d554s4s11 dan dan [Ar] [Ar] 3d3d1010 4s4s11 (satu elektron melewati(satu elektron melewati pengisian orbital 4s ke orbital 3d untuk menghasilkan subkelopak yang terisi setengah). pengisian orbital 4s ke orbital 3d untuk menghasilkan subkelopak yang terisi setengah). Dalam kasus ini, penjelasan yang diberikan adalah "subkelopak yang terisi setengah ataupun Dalam kasus ini, penjelasan yang diberikan adalah "subkelopak yang terisi setengah ataupun terisi penuh adalah susunan elektron yang stabil".

terisi penuh adalah susunan elektron yang stabil". Paradoks akan muncul ketika elektron

Paradoks akan muncul ketika elektron dilepaskandilepaskan dari atom logam transisi, membentuk ion.dari atom logam transisi, membentuk ion. Elektron yang pertama kali diionisasikan bukan berasal dari orbital 3d, melainkan dari 4s. Elektron yang pertama kali diionisasikan bukan berasal dari orbital 3d, melainkan dari 4s. Hal yang sama juga terjadi ketika senyawa kimia terbentuk.

Hal yang sama juga terjadi ketika senyawa kimia terbentuk. Kromium heksakarbonilKromium heksakarbonil dapatdapat dijelaskan sebagai atom kromium (bukan ion karena

dijelaskan sebagai atom kromium (bukan ion karena keadaan oksidasinyakeadaan oksidasinya 0) yang dikelilingi0) yang dikelilingi enam ligan

enam ligan karbon monoksida;karbon monoksida; ia bersifatia bersifat diamagnetik diamagnetik dan konfigurasi atom pusat kromiumdan konfigurasi atom pusat kromium adalah 3d

adalah 3d66, yang berarti bahwa orbital 4s pada atom bebas telah bepindah ke orbital 3d , yang berarti bahwa orbital 4s pada atom bebas telah bepindah ke orbital 3d ketikaketika bersenyawa. Pergantian elektron antara 4s dan 3d ini dapat ditemukan secara universal pada bersenyawa. Pergantian elektron antara 4s dan 3d ini dapat ditemukan secara universal pada deret pertama logam-logam transisi.

deret pertama logam-logam transisi.

Fenomena ini akan menjadi paradoks hanya ketika diasumsikan bahwa energi orbital atom Fenomena ini akan menjadi paradoks hanya ketika diasumsikan bahwa energi orbital atom adalah tetap dan tidak dipengaruhi oleh

adalah tetap dan tidak dipengaruhi oleh keberadaan elektron pada orbital-orbital lainnya. Jikakeberadaan elektron pada orbital-orbital lainnya. Jika begitu, maka orbital 3d akan memiliki energi yang sama dengan orbital 3p, seperti pada begitu, maka orbital 3d akan memiliki energi yang sama dengan orbital 3p, seperti pada hidrogen. Namun hal ini jelas-jelas tidak

hidrogen. Namun hal ini jelas-jelas tidak demikian.demikian. Pengecualian kaidah Madelung lainnya

Pengecualian kaidah Madelung lainnya

Terdapat beberapa pengecualian kaidah Madelung lainnya untuk unsur-unsur yang lebih Terdapat beberapa pengecualian kaidah Madelung lainnya untuk unsur-unsur yang lebih berat, dan akan semakin sulit untuk menggunakan penjelasan yang sederhana mengenai berat, dan akan semakin sulit untuk menggunakan penjelasan yang sederhana mengenai pengecualian ini. Adalah mungkin untuk memprediksikan kebanyakan pengecualian ini pengecualian ini. Adalah mungkin untuk memprediksikan kebanyakan pengecualian ini menggunakan perhitungan Hartree-Fock, yang merupakan metode pendekatan dengan menggunakan perhitungan Hartree-Fock, yang merupakan metode pendekatan dengan melibatkan efek elektron lainnya pada energi orbital. Untuk unsur-unsur yang lebih berat, melibatkan efek elektron lainnya pada energi orbital. Untuk unsur-unsur yang lebih berat,

(13)

diperlukan juga keterlibatan

diperlukan juga keterlibatan efek relativitas khususefek relativitas khusus terhadap energi orbital atom, karenaterhadap energi orbital atom, karena elektron-elektron pada kelopak dalam bergerak dengan kecepatan mendekati

elektron-elektron pada kelopak dalam bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatankecepatan cahaya.

cahaya. Secara umun, efek-efek relativistik ini cenderung menurunkan energi orbital sSecara umun, efek-efek relativistik ini cenderung menurunkan energi orbital s terhadap orbital atom

terhadap orbital atom lainnya.lainnya. Periode 5

Periode 5 Periode 6Periode 6 Periode 7Periode 7 Unsur

Unsur ZZ KonfigurasiKonfigurasi elektron

elektron UnsurUnsur ZZ

Konfigurasi Konfigurasi elektron

elektron UnsurUnsur ZZ

Konfigurasi Konfigurasi elektron elektron Itrium

Itrium 3939 [Kr][Kr] 5s5s22 4d4d11 LantanumLantanum 5757 [Xe][Xe] 6s6s225d5d11 AktiniumAktinium 89 [Rn]89 [Rn] 7s7s226d6d11 Serium

Serium 5858[Xe][Xe] 6s6s

2 2 4f 4f 11 5d 5d11 ToriumTorium 9090 [Rn][Rn] 7s7s 2 2 6d 6d22 Praseodimium

Praseodimium 5959 [Xe][Xe] 6s6s224f 4f 33 ProtaktiniumProtaktinium 9191 [Rn][Rn] 7s7s

2 2 5f 5f 22 6d 6d11 Neodimium

Neodimium 6060 [Xe][Xe] 6s6s224f 4f 44 UraniumUranium 9292 [Rn][Rn] 7s7s

2 2 5f 5f 33 6d 6d11 Prometium

Prometium 6161 [Xe][Xe] 6s6s224f 4f 55 NeptuniumNeptunium 9393 [Rn][Rn] 7s7s

2 2 5f 5f 44 6d 6d11 Samarium

Samarium 6262 [Xe][Xe] 6s6s224f 4f 66 PlutoniumPlutonium 9494 [Rn][Rn] 7s7s225f 5f 66 Europium

Europium 6363 [Xe][Xe] 6s6s224f 4f 77 AmerisiumAmerisium 9595 [Rn][Rn] 7s7s225f 5f 77 Gadolinium

Gadolinium 6464[Xe][Xe] 6s6s

2 2 4f 4f 77 5d 5d11 KuriumKurium 9696 [Rn] [Rn] 7s7s225f 5f 77 6d 6d11 Terbium

Terbium 6565 [Xe][Xe] 6s6s224f 4f 99 BerkeliumBerkelium 9797 [Rn][Rn] 7s7s225f 5f 99

Zirkonium

Zirkonium 4040 [Kr][Kr] 5s5s22 4d4d22 HafniumHafnium 7272[Xe][Xe] 6s6s

2 2 4f 4f 1414 5d 5d22 Niobium

Niobium 4141 [Kr][Kr] 5s5s11 4d4d44 TantalumTantalum 7373[Xe][Xe] 6s6s

2 2 4f 4f 1414 5d 5d33 Molibdenum

Molibdenum 4242 [Kr][Kr] 5s5s11 4d4d55 TungstenTungsten 7474[Xe][Xe] 6s6s

2 2 4f 4f 1414 5d 5d44 Teknesium

Teknesium 4343 [Kr][Kr] 5s5s22 4d4d55 ReniumRenium 7575[Xe][Xe] 6s6s

2 2 4f 4f 1414 5d 5d55 Rutenium

Rutenium 4444 [Kr][Kr] 5s5s11 4d4d77 OsmiumOsmium 7676[Xe][Xe] 6s6s

2 2 4f 4f 1414 5d 5d66 Rodium

Rodium 4545 [Kr][Kr] 5s5s11 4d4d88 IridiumIridium 7777[Xe][Xe] 6s6s

2 2 4f 4f 1414 5d 5d77 Paladium

Paladium 4646 [Kr][Kr] 4d4d1010 PlatinumPlatinum 7878[Xe][Xe] 6s6s

1 1 4f 4f 1414 5d 5d99 Perak

Perak 4747 [Kr][Kr] 5s5s11 4d4d1010 EmasEmas 7979[Xe][Xe] 6s6s

1 1 4f 4f 1414 5d 5d1010 Kadmium

Kadmium 4848 [Kr][Kr] 5s5s22 4d4d1010 RaksaRaksa 8080[Xe][Xe] 6s6s

2 2 4f 4f 1414 5d 5d1010 Indium Indium 4949 [Kr][Kr] 5s5s 2 2 4d 4d1010 5p 5p11 TaliumTalium 8181 [Xe] [Xe] 6s6s224f 4f 1414 5d 5d1010 6p6p11