Bab 5 Struktur Atom – Keunggulan Nanomaterial
5.3 Konfigurasi Elektron
Setelah Kalian memahami posisi proton dan neutron dalam inti atom lalu di manakah posisi elektron? Elektron berada di luar inti atom namun pada bagian manakah? Bagaimana susunan elektron pada atom? Susunan elektron ini dikenal sebagai konfigurasi elektron. Pada bab ini dibahas singkat dua teori model atom yang mendasari konfigurasi elektron yaitu teori model atom Niels Bohr dan mekanika kuantum. Persamaan kedua teori ini adalah menjelaskan posisi dan susunan elektron pada suatu lokasi di luar nukleus. Apakah perbedaan kedua teori tersebut? Ayo cermati Tabel 5.3 berikut.
Tabel 5.3. Perbedaan Teori Model Atom Bohr terhadap Teori Model Atom Mekanika Kuantum
Aspek Teori model atom Bohr Teori model atom mekanika kuantum Pencetus Niels Bohr (1885-1962) - Louis de Broglie
- Heisenberg
Aspek Teori model atom Bohr Teori model atom mekanika kuantum Keberadaan
elektron - Elektron berada pada kulit atom/
orbit/lintasan yang merupakan tingkat energi elektron.
- lintasan elektron diasumsikan mirip sistem tata surya
- Kulit atom yang paling dekat nukleus (kulit K) mempunyai energi electron paling rendah.
Makin jauh dari nukleus tingkat energi membesar.
- Elektron yang bermuatan negatif bergerak mengelilingi nukleus yang bermuatan positif. Selama bergerak pada lintasannya maka elektron tidak menyerap/
memancarkan energi.
- Elektron yang berpindah dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi rendah akan memancarkan energi dari gelombang elektromagnetik.
Demikian pula hal sebaliknya.
- Posisi elektron tidak akurat.
- Elektron berada dalam daerah paling memungkinkan terdapat elektron (disebut orbital).
- Posisi elektron lebih akurat.
Bentuk orbit/
lintasan elektron
Dikemukakan berbentuk elips namun tidak dideskripsikan dengan jelas.
Selain berbentuk bola ada juga bentuk spesifik lainnya yang dapat dideskripsikan dengan jelas.
Perilaku
elektron Sebagai partikel saja. Sebagai partikel sekaligus gelombang (dualisme gelombang- partikel).
Efek elektro- magnetik
Tidak dapat menjelaskan efek medan magnet (Zeeman effect) maupun efek medan listrik (Stark effect).
Mampu menjelaskan kedua efek tersebut dengan teliti.
Aspek Teori model atom Bohr Teori model atom mekanika kuantum Bilangan
kuantum Tidak dapat menjelaskan bilangan
kuantum. Bisa menjelaskan ke-4
bilangan kuantum sebagai ciri-ciri elektron yang spesifik.
Aplikasi Hanya pada atom Hidrogen namun
tidak pada atom berukuran besar. Pada semua ukuran atom baik kecil, besar, maupun kompleks.
Bab ini hanya membahas konfigurasi elektron menurut teori model atom Bohr sedangkan teori mekanika kuantum akan disampaikan di kelas XI. Bohr dan Burry secara bersamaan mengusulkan aturan konfigurasi elektron pada kulit atom, yaitu: (1) Elektron menempati kulit atom dimulai dari kulit yang paling dekat nukleus yaitu kulit K, (2) Jumlah maksimal elektron yang menempati tiap kulit mengikuti aturan 2n2 (n adalah nomor kulit), dan (3) Pada kulit terluar tidak dapat memiliki lebih dari 8 elektron dan kulit terluar sebelumnya tidak dapat memiliki lebih dari 18 elektron.
Hal ini akan mengacu pada aturan oktet saat unsur-unsur bergabung membentuk senyawa. Adapun jumlah elektron pada kulit terluar disebut elektron valensi. Perhatikan Tabel 5.4 berikut.
Tabel 5.4. Konfigurasi elektron teori model atom Bohr
Kulit
ke- Nama kulit
Jumlah elektron maksimum
pada kulit atom (2n2)
Susunan konfigurasi
elektron (Bohr-Burry)
Diagram konfigurasi elektron model atom
Bohr
1 K 2 2
2 L 8 2.6
3 M 18 2.8.8
4 N 32 2.8.18.4
5 O 50 2.8.18.18.4
Sebelum membahas sifat keperiodikan unsur marilah kita mendeskripsikan bagian-bagian pada tabel sistem periodik unsur. Perhatikan Intisari berikut.
Mendeskripsikan Bagian Tabel Periodik Modern
Tabel periodik unsur yang Kalian kenal saat ini adalah sistem periodik modern atau dikenal dengan sistem periodik bentuk panjang yang dicetuskan oleh Henry G Moseley. Kenaikan nomor atom menjadi dasar penyusunan unsur dalam sistem periodik ini sehingga sifat- sifat unsur adalah fungsi periodik dari nomor-nomor atomnya. Telah diulas sebelumnya bahwa nomor atom melambangkan jumlah elektron sedangkan elektron tersusun sebagai konfigurasinya masing-masing dalam atom tersebut.
Gambar 5.2. Tabel Sistem Periodik Unsur
Tampilan tabel periodik bentuk panjang terdiri dari golongan dan periode. Dalam tabel periodik modern, atom dengan konfigurasi elektron yang serupa ditempatkan dalam satu kolom yang sama. Kolom ini dinamakan golongan yang dibaca dari atas ke bawah. Golongan menyatakan jumlah elektron kulit terluar (elektron valensi) suatu atom dari unsur tersebut. Sedangkan periode merupakan deretan unsur-unsur yang disusun berdasarkan peningkatan nomor atom berurutan dari kiri ke kanan. Periode mendeskripsikan jumlah kulit atom yang dimiliki oleh
Intisari Intisari
Tabel periodik bentuk panjang terdiri dari 18 golongan dan 7 periode yang diuraikan sebagai berikut.
Bagian Horizontal
Terdiri dari 7 baris horizontal disebut periode. Unsur-unsur pada periode disusun berdasarkan urutan nomor atom.
Periode ke-1 adalah periode terpendek yaitu terdiri dari 2 unsur “H”
dan “He”.
Periode ke-2 dan ke-3 masing-masing memiliki 8 unsur.
Periode ke-4 dan ke-5 masing-masing memiliki 18 unsur.
Periode ke-6 memiliki 32 unsur. Ke-15 unsur diantaranya merupakan deret Lantanida atau logam tanah jarang (nomor atom 57-71).
Unsur Sc dan Y juga dikelompokkan ke dalam LTJ sehingga jumlah unsur LTJ adalah 17 buah. Deret lantanida letaknya terpisah dari tabel yaitu pada bagian bawah tabel. Logam tanah jarang memiliki sifat-sifat yang mirip satu sama lain. Ingat bahasan artikel pada awal Bab ini.
Periode ke-7 terdiri dari unsur-unsur lainnya yang jumlahnya masih terus bertambah. Ke-15 unsur diantaranya merupakan unsur-unsur deret aktinida (nomor atom 89-103). Posisi deret aktinida juga terpisah dari tabel yaitu diletakkan pada bagian bawah tabel.
Sebagian besar unsur deret aktinida merupakan unsur transuranium dengan nomor atom di atas 92.
Bagian Vertikal
Kolom yang vertikal disebut golongan.
Ada 18 golongan.
Golongan dibagi menjadi 2 yaitu golongan utama (A) dan golongan transisi (B).
Golongan utama terdiri dari golongan I A hingga VIII A (golongan 1 A hingga III A adalah unsur logam sedangkan golongan IV A hingga VIII A adalah nonlogam).
Unsur B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, dan At adalah unsur-unsur semilogam atau metaloid.
Golongan transisi terdiri dari golongan I B hingga VIII B yaitu unsur-
Ayo Berlatih Ayo Berlatih
Mengetahui konfigurasi elektron dari atom suatu unsur akan memberikan informasi letak unsur pada periode dan golongan dalam tabel sistem periodik. Jumlah kulit yang dimiliki atom merupakan letak unsur pada periode sementara jumlah elektron valensi adalah letak unsur pada golongan utama maupun transisi.
Carilah data nomor atom dan nomor massa dari unsur aluminium dan unsur kalsium pada tabel sistem periodik. Buatlah konfigurasi elektron kedua unsur tersebut menggunakan diagram teori model atom Bohr (lihat contoh pada Tabel 5.4). Tentukan jumlah kulit dan jumlah elektron valensinya.