Pintar Pelajaran Prinsip Aufbau, Hukum Hund Dan Larangan Pauli, Asas, Kaidah, Konfigurasi Elektron, Kimia

Prinsip Aufbau, Aturan Hund dan Larangan Pauli, Asas, Kaidah, Konfigurasi Elektron, Kimia - Konfigurasi elektron dalah konfigurasi yang menggambarkan susunan elektron dalam orbital-orbital atom. Dengan mengetahui konfigurasi elektron, jumlah elektron pada kulit terluar sanggup ditentukan. Banyaknya jumlah elektron terluar dari suatu atom memilih sifat-sifat kimia suatu unsur. Beberapa kaidah yang harus diketahui dalam penentuan konfigurasi elektron yaitu:

1. Asas / Prinsip Aufbau

Pada uraian sebelumnya, telah diketahui bahwa elektron menempati kulit atom berdasarkan tingkat energinya. Dengan demikian, pengisian elektron dimulai dari tingkat energi terendah menuju tingkat energi yang lebih tinggi. Prinsip ini dikenal dengan prinsip Aufbau. Keadaan ketika elektron mengisi kulit dengan energi terendah disebut keadaan dasar (ground state). Urutan pengisian elektron sanggup kalian perhatikan pada Gambar 1.

Gambar 1. Urutan tingkat energi pada orbital.

Arah anak panah menyatakan urutan pengisian orbital. [1] Urutan orbital berdasarkan tingkat energi mengacu pada urutan arah panah, yaitu 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya. Dari urutan tersebut terlihat bahwa tingkat energi 3d lebih besar dibandingkan tingkat energi 4s. Jadi, sehabis 3p penuh, elektron akan mengisi subkulit 4s terlebih dahulu sebelum subkulit 3d.

Pada ketika pengisian elektron subkulit dengan tingkat energi terendah diisi penuh terlebih dahulu, lalu sisa elektron akan menempati subkulit dengan tingkat energi lebih tinggi. Misalnya pada atom hidrogen, elektron terletak pada subkulit 1s. Makara orbital ini memiliki tingkat energi paling rendah. Karena atom hidrogen memiliki 1 elektron maka kita tulis 1s1 untuk menawarkan konfigurasi elektron atom hidrogen.

Contoh Soal 1 :

Tentukan konfigurasi elektron unsur-unsur berikut berdasarkan prinsip Aufbau.

a. ₁₁Na

b. ₁₅P

c. ₂₆Fe

d. ₃₆Kr

Kunci Jawaban :

a. ₁₁Na : 1s¹ 2s² 2p⁶ 3s¹

b. ₁₅P : 1s¹ 2s² 2p⁶ 3s² 3p³

c. ₂₆Fe : 1s¹ 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3p⁶

d. ₃₆Kr : 1s¹ 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶

Contoh Soal 2 :

Bagaimana konfigurasi elektron dari unsur H, He, N, dan Sc?

(Nomor atom H = 1, He = 2, N = 7, dan Sc = 21)

Kunci Jawaban :

₁H : 1s¹

₂He : 1s²

₇N : 1s² 2s² 2p³

₂₁Sc : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹

2. Kaidah / Aturan Hund

Frederick Hund, 1927 (dikenal Hund) menyatakan bahwa elektron yang mengisi subkulit dengan jumlah orbital lebih dari satu akan tersebar pada orbital yang memiliki kesamaan energi (equal-energy orbital) dengan arah putaran (spin) yang sama. 

Asas ini dikemukakan berdasarkan daypikir bahwa energi tolak-menolak antara dua elektron akan minimum kalau jarak antara elektron berjauhan. Untuk lebih memahaminya, perhatikan citra pengisian elektron pada orbital p. [1]

Contoh pengisian yang benar.

Contoh pengisian yang salah.

Subkulit yang mengandung orbital lebih dari 1 yaitu p, d, dan f. Pengisian elektron berdasarkan hukum hund dimulai dengan mengisi satu elektron pada tiap-tiap orbital dengan arah putaran (spin) yang sama. Setelah semua orbital terisi satu elektron, elektron sisanya akan mengisi orbital dengan arah putaran (spin) yang berlawanan, sehingga orbital terisi pasangan elektron. Perhatikan pola di bawah ini.

Contoh Soal 3 :

Tentukan diagram orbital untuk unsur-unsur berikut.

1. ₇N 

2. ₉F

3. ₂₄Cr

Kunci Jawaban :

1. ₇N = 1s² 2s² 2p³ diagram orbitalnya yaitu:

2. ₉F = 1s² 2s² 2p⁵

3. ₂₄Cr = (Ar) 3d⁴ 4s² (aturan Hund)

Konfigurasi elektron Cr berdasarkan hukum Hund berbeda dengan konfigurasi elektron hasil percobaan. Berdasarkan percobaan, konfigurasi ₂₄Cr = (Ar) 3d⁴ 4s¹ sehingga diagram orbitalnya adalah:

Ternyata, subkulit d lebih stabil pada keadaan sempurna terisi penuh atau sempurna setengah penuh. Atom ₂₄Cr lebih stabil dengan subkulit d terisi sempurna setengah penuh.

Untuk penulisan konfigurasi elektron yang memiliki jumlah elektron besar sanggup dilakukan penyederhanaan. Penyederhanaan dilakukan dengan menuliskan simbol dari unsur gas mulia yang memiliki nomor atom di bawahnya, diikuti dengan penulisan kekurangan jumlah elektron sehabis gas mulia tersebut. [1]

Contoh Soal 4 :

Perhatikan konfigurasi elektron unsur-unsur dibawah ini.

a. ₁₀Ne : 1s² 2s² 2p⁶

b. ₁₁Na : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

c. ₁₈Ar : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

d. ₂₀Ca : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²

e. ₂₅Mn : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s²

Sederhanakan penulisan konfigurasi elektron tersebut.

Kunci Jawaban :

Penulisan konfigurasi elektron Na, Ca, dan Mn tersebut sanggup disederhanakan menjadi

₁₁Na : [Ne] 3s¹

₂₀Ca : [Ar] 4s²

₂₅Mn : [Ar] 4s² 3d⁵

3. Asas Larangan Pauli [1]

Pauli mengemukakan hipotesisnya yang menyatakan bahwa dalam satu atom mustahil dua elektron memiliki keempat bilangan kuantum sama. Misal, 2 elektron akan menempati subkulit 1s. Tiga bilangan kuantum pertama akan memiliki nilai yang sama (n = 1, l = 0, m = 0). Untuk itu bilangan kuantum yang terakhir, yaitu bilangan kuantum spin(s) harus memiliki nilai berbeda (+1/2 atau -1/2)

Dengan kata lain, setiap orbital maksimal hanya sanggup terisi 2 elektron dengan arah spin berlawanan. Sebagai contoh, pengisian elektron pada orbital 1s digambarkan sebagai berikut. [1]

Mengapa pada satu orbital hanya sanggup ditempati maksimal oleh dua elektron? Karena kalau ada elektron ketiga, maka elektron tersebut niscaya akan memiliki spin yang sama dengan salah satu elektron yang terdahulu dan itu akan melanggar asas larangan Pauli dengan demikian tidak dibenarkan. Jumlah elektron maksimal untuk tiap subkulit sama dengan dua kali dari jumlah orbitalnya. [1]

• orbital s maksimal 2 elektron,
• orbital p maksimal 6 elektron,
• orbital d maksimal 10 elektron, dan
• orbital f maksimal 14 elektron,

Karena satu orbital hanya ditempati 2 elektron, maka 2 elektron tersebut dibedakan berdasarkan arah putaran (spin) yang berbeda atau sanggup dinyatakan bahwa elektron itu memiliki bilangan kuantum spin berbeda. Perhatikan pola soal berikut.

Contoh Soal 5 :

Tentukan bilangan kuantum dan diagram orbital yang dimiliki oleh atom-atom berikut.

a. ₁₉K

b. ₂₀Ca

Kunci Jawaban :

a. ₁₉K = (Ar) 4s¹

n = 4, = 0, m = 0, dan s = + ½

b. ₂₀Ca= (Ar) 4s²

n = 4, l = 0, m = 0, dan s = - ½ 

Contoh Soal 6 :

Tuliskan konfigurasi elektron atom-atom berikut.

a. ₂₂Ti 

b. ₁₃Al

c. ₂₉Cu

Kunci Jawaban :

a. ₂₂Ti = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d² (i) atau

₂₂Ti = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s² (ii) atau

₂₂Ti = (Ar) 3d² 4s² (iii)

Penulisan konfigurasi elektron atom Ti (i) berdasarkan prinsip Aufbau, yaitu pengisian orbital dimulai dari tingkat energi terendah menuju tingkat energi yang lebih tinggi.

Penulisan konfigurasi (ii) ditulis dengan mengurutkan orbital-orbital pada subkulit terendah diikuti dengan orbitalorbital subkulit berikutnya.

Penulisan konfigurasi (iii) disingkat dengan memakai konfigurasi elektron gas mulia yang stabil.

b. ₁₃Al = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹ (i) atau

₁₃Al = (Ne) 3s² 3p¹ (ii)

Penulisan konfigurasi elektron atom (i) berdasarkan prinsip Aufbau.

Penulisan konfigurasi (ii) disingkat dengan memakai konfigurasi elektron gas mulia yang stabil.

c. ₂₉Cu = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁹ (i) atau

₂₉Cu = (Ar) 4s¹ 3d¹⁰ (ii)

Penulisan konfigurasi elektron atom (i) berdasarkan prinsip Aufbau, tetapi terdapat penyimpangan berdasarkan percobaan, yaitu pengisian elektron pada subkulit d yang sempurna terisi penuh atau sempurna setengah penuh lebih stabil, sehingga konfigurasinya (ii).

Anda kini sudah mengetahui Prinsip Aufbau dan Aturan Hund. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Premono, S. A. Wardani, dan N. Hidayati. 2009. Kimia : SMA/ MA Kelas XI. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.

Referensi Lainnya :

[1] Partana, C. F. dan A. Wiyarsi. 2009. Mari Belajar Kimia 2 : Untuk SMAXI IPA. Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 290.