Konfigurasi Elektron: Bohr dan Mekanika Kuantum

By | July 17, 2019

Konfigurasi elektron adalah susunan elektron – elektron pada sebuah atom. Melalui konfigurasi elektron, sobat idschool dapat mengetahui jumlah elektron pada setiap kulit atom. Dari konfigurasi elektron pula, dapat diketahui golongan dan periode dari suatu atom. Untuk melakukan konfigurasi elektron suatu atom, sobat idschool perlu mengetahui jumlah elektron suatu atom yang ditunjukkan melalui nomor atom.

Ada dua cara yang dapat digunakan untuk melakukan konfigurasi elektron. Cara pertama adalah konfigurasi elektron model Bohr. Kedua adalah cara konfigurasi elektron model mekanika kuantum. Pada konfigurasi elektron model Bohr terlihat lebih sederhana daripada konfigurasi elektron model mekanika kuantum. Namun model Bohr memiliki kekurangan yang dilengkapi pada cara konfigurasi elektron mekanika kuantum.

Konfigurasi elektron model Bohr biasanya dikenalkan pada Sekolah Menengah Atas kelas X. Sedangkan konfigurasi elektron model mekanika kuantum diberikan pada tingkat lanjutnya yaitu kelas XI. Sobat idschool bisa mempelajari sesuai kebutuhan sobat idschool. Atau untuk sobat idschool kelas XII atau yang berminat lainnya bisa jadi bahan review materi dari kedua bentuk model konfigurasi elektron.

Bagaimana cara melakukan konfigurasi elektron model Bohr? Bagaimana cara konfigurasi elektron model mekanika kuantum? Simak penjelasan lebih lengkapnya pada masing – masing uraian di bawah.

Konfigurasi Elektron Model Atom Bohr

Model atom yang dijelaskan Niels Bohr mengatakan atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron – elektron pada lintasan tertentu. Lintasan yang dilalui elektron ini disebut sebagai kulit elektron.   Konfigurasi elektron model atom Bohr merupakan pengisian elektron yang dimulai dari tingkat energi (kulit) yang paling rendah yaitu kulit K (kulit pertama, n = 1). Kemudian jika kulit pertama (kulit K) sudah terisi penuh, elektron kemudian mengisi kulit tingkat berikutnya yaitu kulit L (kulit ke dua, n = 2), kulit M (kulit ke tiga, n = 3), kulit N (kulit keempat, n = 4), dan seterusnya.

Baca Juga: Perkembangan Teori Atom

Pada konfigurasi elektron model Bohr, elektron suatu atom yang masih tersisa pada tingkat kulit pertama akan mengisi kulit kedua, ketiga, keempat, dan seterusnya. Banyaknya elektron yang mengisi masing – masing kulit elektron dinyatakan melalui rumus 2n2.

  • Banyaknya elektron pada kulit K (n = 1) adalah 2.
  • Banyaknya elektron pada kulit L (n = 2) adalah 8.
  • Banyaknya elektron pada kulit M (n = 3) adalah 18.
  • Banyaknya elektron pada kulit N (n = 4) adalah 32.

Misal: konfigurasi elektron atom Li (nomor atom = jumlah elektron = 3). Pertama, elektron memenuhi kulit K maksimum 2 elektron. Kemudian sisa elektron menempati Kulit L, sebanyak 1 elektron. Sehingga konfigurasi elektron atom Li adalah 2, 1.


Konfigurasi elektron untuk beberapa atom diberikan seperti tabel di bawah.

Baca Juga: Struktur Atom – Proton Neutron Elektron

Konfigurasi elektron model Bohr masih memiliki kekurangan. Yaitu tidak dapat digunakan untuk menentukan golongan A dan golongan B. Konfigurasi elektron model Bohr hanya bisa menentukan nomor golongan yaitu berdasarkan elektron valensi yang dimiliki suatu atom.

Konfigurasi Elektron Model Mekanika Kuantum

Menurut model atom mekanika kuantum, elektron – elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti pada tingkat – tingkat energi tertentu (kulit atom). Pada setiap kulit atom terdiri atas subkulit yang merupakan kumpulan orbital (tempat kemungkinan adanya elektron).

Dalam konfigurasi elektron model mekanika kuantum dikenal empat bilangan kuantum. Bilangan kuantum tersebut yang menjelaskan letak elektron – elektron suatu atom. Keempat bilangan kuantum tersebut adalah bilangan kuantum utama (n), azimuth (l), magnetik (m), dan spin (s).

Bilangan Kuantum Utama (n): menyatakan tingkat energi utama dengan nilai n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7.

  • n = 1 menyatakakan kulit pertama (K)
  • n = 2 menyatakakan kulit pertama (L)
  • n = 3 menyatakakan kulit pertama (M)
  • dan seterusnya

Bilangan kuantum Azimuth (l): menyatakan bentuk orbital tempat elektron berada pada subkulit. Nilai bilangan azimut dimulai dari l = 0, 1, 2, 3, dan seterusnya.

  • Nilai l = 0 menyatakan subkulit s
  • Nilai l = 1 menyatakan subkulit p
  • Nilai l = 2 menyatakan subkulit d
  • Nilai l = 3 menyatakan subkulit f

Bilangan Kuantum Magnetik (m): menyatakan letak elektron pada suatu orbital. Nilai bilangan kuantum m adalah …, – 1, 0, +1, …

  • Untuk m = 0, subkulit s, m = 0 (terdapat 1 orbital)
  • Untuk m = 1, subkulit p, m = – 1, 0, + 1 (terdapat 3 orbital)
  • Untuk m = 2, subkulit d, m = –2, – 1, 0, + 1, +2 (terdapat 5 orbital)
  • Untuk m = 3, subkulit f, m = –3, –2, – 1, 0, + 1, +2, + 3 (terdapat 7 orbital)

Bilangan Kuantum Spin (s): menyatakan arah perputaran elektron. Nilai bilangan kuantum s adalah – 1 dan + 1.

  • s = +1 menyatakan arah putaran searah jarum jam dan digambarkan dengan tanda panah ke atas.
  • s = – 1 menyatakan arah putaran berlawanan arah jarum jam digambarkan dengan tanda panah ke arah bawah.

Bilangan kuantum yang biasa dicari adalah bilangan kuantum dari elektron dengan tingkat energi paling tinggi atau elektron paling akhir. Contoh pada atom Oksigen (nomor atom 8) dengan konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p4. Elektron dengan tingkat paling tinggi berada pada orbital 2p4. Nilai masing – masing bilangan kuantum dari 2p4 adalah n = 2, l = 1, m = – 1, dan s = – 1\2.

Empat Bilangan Kuantum

Pada konfigurasi elektron model mekanika kuantum perlu mengikuti aturan penentuan konfigurasi elektron berdasarkan orbital yang meliputi asas Aufbau, Larangan Pauli, dan Kaidah Hund.

Asas Aufbau: pengisian elektron dimulai dari tingkat energi terendah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Dengan urutan 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 7s 5f 6d 7p

Konfigurasi elektron suatu atom pada model mekanika kuantum dilakukan berdasarkan kenaikan energi. Untuk mempermudah sobat idschool dalam melakukan konfigurasi elektron mekanika kuantum, perhatikan urutan kenaikan energi pada model urutan pengisian elektron berdasarkan kenaikan energi berikut.

Anak panah menunjukkan urutan pengisian elektron pada model mekanika kuantum. Pengisian pertama diawali oleh 1 s2 dan urutan paling akhir oleh 7 s 2. Urutan pengisian elektron pada konfigurasi elektron mekanika kuantum lebih lengkapnya adalah 1 s2, 2 s2, 2 p6, 3 s2, 3 p6, 4 s2, 3 d10, 4 p6 , 5 s2, 4 d10, 5 p6, 6 s2, 4 f14, 5 d10, 6 p6, dan 7 s2. Jika kesulitan menghafal urutan ini, sobat idschool sebenarnya tidak perlu menghafalkan urutan pengisian elektron ini. Sobat cukup lihat dari model pengisian elektron yang diberikan pada gambar di atas.

Larangan Pauli: menyatakan tidak ada dua elektron dalam satu orbital yang memiliki keempat bilangan kuantum yang sama.

Misalnya pada atom Helium (He) dengan nomor atom 2. Artinya, atom He memiliki jumlah elektron sebanyak 2 elektron. Letak elektron tersebut berada dalam orbital 1s. Tiga bilangan kuantumnya akan sama tetapi nilai tetapi nilai nilai s nya akan berbeda.

Kaidah Hund: keadaan atom paling stabil terjadi bila elektron-elektron tersebut tersebar ke semua orbital dengan spin yang sejajar (spin sama).

Baca Juga: Isotop Isobar Isoton

Untuk menambah pemahaman sobat idschool dalam memahami materi konfigurasi elektron model mekanika kuantum, perhatikan contoh konfigurasi elektron beberapa atom dengan model mekanika kuantum berikut.

Konfigurasi elektron pada beberapa atom model mekanika kuantum diberikan seperti berikut ini.

  • Magnesium (Mg) dengan nomor atom Mg = 12: 12Mg = 1s2 2s2 2p6 3s2
  • Kalsium (Ca) dengan nomor atom 20: 20Ca = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
  • Kripton (Kr) dengan nomor atom 36: 36Kr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
  • Besi (Fe) dengan nomor atom 26: 26Fe = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
  • 26Fe2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
  • Nikel (Ni) dengan nomor atom 28: 28Ni = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8

Demikianlah tadi ulasan materi konfigurasi elektron, meliputi konfigurasi elektron model Bohr dan konfigurasi elektron mekanika kuantum. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Cara Menentukan Jumlah Proton Neutron dan Elektron