D. KONFIGURASI ELEKTRON
Konfigurasi electron adalah suatu metode untuk menggambarkan penyebaran electron ke dalam orbital-orbital kulit electron menurut tingkat energinya.
Kulit terdiri dari subkulit atau orbital-orbital dengan bilangan kuantum utama (n) sama. Jumlah orbital dalam suatu kulit dinyatakan dengan rumus n2, dimana n adalah bilangan kuantum utama. Oleh karena itu jumlah electron yang dapat menghuni masing-masing orbital maksimum dua, maka jumlah maksimum electron yang dapat menempati satu kulit tertentu dinyatakan dengan rumus 2n2.
Adapun penulisan konfigurasi elektron ditentukan oleh banyaknya electron yang ada dalam atom. Untuk menentukan jumlah electron dalam atom, perlu diketahui nomor atom unsure yang bersangkutan. Sedangkan aturan penulisan konfigurasi electron didasarkan pada prinsip Aufbau, larangan Pauli dan aturan Hund.
1. Prinsip Aufbau
Aturan pengisian electron ke dalam orbital-orbital dikenal dengan prinsip Aufbau (Aufbau berasal dari bahasa Jerman, yang artinya membangun atau mendirikan). Menurut prinsip aufbau pengisian electron dimulai dari subkulit yang berenergi rendah sampai penuh, baru kemudian pada subkulit yang tingkat energinya lebih tinggi.
Agar lebih mudah mengingat, perhatikan Urutan pengisian electron pada subkulit sebagai berikut.
Dengan mengacu pada aturan di atas maka urutan peningkatan energi orbital-orbital atau penulisan konfigurasi electron yang benar untuk atom netral ditunjukkan oleh diagram diatas .
Urutan pengisian electron pada subkulit adalah 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s dan seterusnya.
Contoh pengisian konfigurasi electron.
1) 1H = 1s1
2) 3Li = 1s2 2s1
3) 8O = 1s2 2s2 2p4
4) 12Mg = 1s2 2s2 2p6 3s2
5) 22Ti = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
Penulisan konfigurasi electron dapat diringkas sebab yang penting dalam pembahasan kimia adalah konfigurasi electron pada kulit terluar atau kulit valensi. Misalnya konfigurasi electron pada atom Magnesium, pada keadaan netral dapat dituliskan sebagai [Ne] 3s2.
Notasi [Ne] menggantikan penulisan konfigurasi electron bagian dalam, yaitu : 1s2 2s2 2p6 , yang merupakan konfigurasi electron atom Neon [Ne].
KONFIGURASI ELEKTRON
MODEL ATOM MODERN (MEKANIKA KUANTUM)
MODEL ATOM MODERN (MEKANIKA KUANTUM)
Menurut Bohr, electron dalam mengelilingi inti berada pada lintasan dengan jarak tertentu dari inti. Lintasan elektron ini disebut orbit. Teori modern ini dikembangkan berdasarkan mekanika kuantum yang disebut mekanika gelombang. Menurut model atom modern (Mekanika Kuantum), keberadaan elektron dalam mengelilingi inti tidak dapat diketahui secara tepat, sesuai dengan ketidakpastian Heisenberg. Tetapi yang dapat ditentukan hanya peluang menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti.
Prinsip dasar dari model atom modern menyatakan bahwa gerakan electron dalam mengelilingi inti bersifat seperti gelombang sesuai dengan hipotesis de Broglie, yang menyatakan bahwa materi bersifat seperti partikel juga bersifat seperti gelombang.
MODEL ATOM MODERN (MEKANIKA KUANTUM)
Menurut Bohr, electron dalam mengelilingi inti berada pada lintasan dengan jarak tertentu dari inti. Lintasan elektron ini disebut orbit. Teori modern ini dikembangkan berdasarkan mekanika kuantum yang disebut mekanika gelombang. Menurut model atom modern (Mekanika Kuantum), keberadaan elektron dalam mengelilingi inti tidak dapat diketahui secara tepat, sesuai dengan ketidakpastian Heisenberg. Tetapi yang dapat ditentukan hanya peluang menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti.
Prinsip dasar dari model atom modern menyatakan bahwa gerakan electron dalam mengelilingi inti bersifat seperti gelombang sesuai dengan hipotesis de Broglie, yang menyatakan bahwa materi bersifat seperti partikel juga bersifat seperti gelombang.
Elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti sambil bergetar, sehingga menghasilkan gerakan dalam bentuk 3 (tiga) dimensi. Oleh karena itu tidaklah mungkin menentukan posisi serta momentum yang pasti dari electron dalam atom. Sehingga yang dapat ditentukan adalah suatu kebolehjadian menemukan electron pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya. Daerah dalam ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian menemukan electron disebut orbital. Oleh karena itu, konsep ini dikenal dengan sebutan konsep orbital. Sedangkan untuk menggambarkan kedudukan atau posisi suatu electron dalam suatu atom digunakan bilangan kuantum.
1. Bilangan Kuantum
Menurut teori atom modern, electron berada dalam orbital dan setiap orbital mempunyai tingkat energi atau bentuk tertentu. Satu atau beberapa orbital yang memiliki tingkat energi sama membentuk subkulit.
Untuk menentukan tingkat energi dari electron serta menyatakan kedudukan electron pada suatu orbital digunakan bilangan kuantum. Schrodinger menggunakan tiga bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), bilangan kuantum magnetic (m). Ketiga bilangan kuantum ini merupakan bilangan bulat dan sederhana yang memberi petunjuk kebolehjadian diketemukannya electron dalam atom. Sedangkan untuk menyatakan arah perputaran elektron pada sumbunya para ahli menggunakan bilangan kuantum spin (s).
a. Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan kuantum utama, diberi lambang dengan huruf n memiliki nilai 1,2,3, …n. Bilangan kuantum ini menyatakan letak suatu electron pada suatu kulit atau lintasannya (nomor kulit).
Jika electron terletak di kulit K, maka bilangan kuantum utama, n = 1
Jika electron terletak di kulit L, maka bilangan kuantum utama, n = 2
Jika electron terletak di kulit M, maka bilangan kuantum utama, n = 3, dan seterusnya.
Makin besar harga n, berarti makin jauh letaknya dari inti atom, sehingga tingkat energinya makin tinggi.
b. Bilangan Kuantum Azimut (l).
Bilangan kuantum azimut, diberi lambing dengan huruf l. Bilangan kuantum azimut adalah bilangan kuantum yang menyatakan letak suatu electron pada orbital atau subkulit.
Harga yang dibolehkan untuk bilangan kuantum azimuth adalah, l. = n – 1. Karena nilai n merupakan bilangan bulat dan paling kecil sama dengan satu, maka harga l. juga merupakan bilangan bulat mulai dari 0, 1, 2, 3…, (n-l).
Jika l. = 0, maka elektron terletak di subkulit s
l. = 1, maka elektron terletak di subkulit p
l. = 2, maka elektron terletak di subkulit d
l. = 3, maka elektron terletak di subkulit f
Jika n = 1, maka harga l. = 0
n = 2, maka harga l. = 0 dan atau 1
n = 3, maka harga l. = 0, dan atau 1, dan atau 2
c. Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetic (m) menggambarkan orientasi orbital dalam ruang atau orientasi subkulit dalam kulit, atau dengan kata lain menyatakan jumlah orbital dalam ruang. Bilangan kuantum magnetik memiliki harga berupa deret bilangan bulat dari –m melalui 0 sampai dengan +m, dimana hubungan antara m dan l dapat dinyatakan dengan rumus :
m = -l s.d. +l.
Contoh:
untuk harga l. = 0, maka terdiri dari satu harga m (1 orbital), yaitu 0
untuk harga l. = 1, maka terdiri dari tiga harga m (3 orbital), yaitu -1, 0, +1
untuk harga l. = 2, maka terdiri dari lima harga m(5 orbital), yaitu -2, -1, 0, +1, +2
untuk harga l. = 3, maka terdiri dari tujuh harga m (7 orbital), yaitu -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
dan seterusnya.
d. Bilangan Kuantum Spin (s).
Bilangan kuantum spin dilambangkan dengan huruf s. Bilangan kuantum ini muncul dari hasil pengamatan terhadap sinar dari uap atom-atom perak yang dilewatkan melalui medan magnet yang dilakukan oleh O. Stren dan W. Gerlach. Dari percobaan dapat diketahui bahwa bilangan kuantum spin (s) menyatakan arah perputaran electron pada sumbu orbital, dimana perputaran electron ini akan menimbulkan medan magnet.
Jika 2 (dua) electron dalam satu orbital berputar dengan arah yang berlawanan, maka medan magnet yang ditimbulkan akan saling meniadakan, sehingga hanya ada 2 kemungkinan harga bilangan kuantum spin, yaitu + ½ untuk perputaran electron yang searah dengan jarum jam, dan – ½ untuk perputaran electron yang berlawanan dengan arah jarum jam. Sehingga tiap orbital hanya dapat ditempati maksimum oleh 2 buah electron.
2. Bentuk Orbital
Sebagaimana kita ketahui bahwa electron terletak atau berada dalam suatu orbital. Bentuk orbital menggambarkan kebolehjadian menemukan electron dalam ruang di sekeliling inti. Sedangkan bentuk dan orientasi orbital ditentukan oleh bilangan kuantum. Nilai bilangan kuantum l menentukan bentuk geometris dari awan electron atau8 penyebaran peluang menemukan electron. Hal ini berarti bilangan kuantum l menentukan bentuk orbital. Nilai bilangan kuantum m menunjukkan arah ruang (orientasi) orbital, sedangkan bilangan kuantum s menunjukkan letak/posisi electron. Bentuk orbital untuk tiap sub kulit dapat dijelaskan sebagai berikut.
a. Bentuk Orbital s
Orbital s memiliki bilangan kuantum l. = 0 dan m = 0, sehingga orbital s tidak memiliki orientasi dalam ruang. Oleh karena orbital s tidak memiliki orientasi, maka bentuk orbital s dinyatakan seperti bola semitris di sekeliling inti, sebagaimana gambar berikut.
b. Bentuk Orbital p
Orbital p memiliki bilangan kuantum l. = 1 dan m = -1, 0, +1, sehingga terdapat tiga orbital p sesuai dengan jumlah bilangan kuantum magnetiknya. Bentuk orbital-orbital pada subkulit p mempunyai bentuk bola terpilin. Subkulit p mempunyai 3 orbital px, py dan pz. Ketiga orbital tersebut terletak pada 3 sumbu yang saling berpotongan tegak lurus dan ketiga orbital itu mempunyai tingkat energi yang sama. Adapun bentuk ketiga orbital px, py dan pz dapat digambarkan sebagai berikut.
c. Bentuk Orbital d
Pada subkulit d (l.=2) terdapat 5 harga m, yaitu -2, -1, 0, +1, +2, maka terdapat 5 orbital d. Bentuk orbital d terdiri dari lima orbital yaitu dx2-y2, dz2, dxz, dxy, dan dyz, yang dapat digambarkan sebagai berikut.
model atom Rutherford
Model Atom Rutherford
Pada tahun 1910. Ernest Rutherford bersama dua orang asistennya, yaitu hans Geiger dan Ernest Marsden, melakukan percobaan dengan menembaki lempeng emas yang sangat tipis dengan partikel sinar alfa berenergi tinggi
Model Atom Rutherford
Pada tahun 1910. Ernest Rutherford bersama dua orang asistennya, yaitu hans Geiger dan Ernest Marsden, melakukan percobaan dengan menembaki lempeng emas yang sangat tipis dengan partikel sinar alfa berenergi tinggi. Sinar alfa adalah salah satu jenis radiasi yang dihasilkan oleh zat radioaktif. Partikel sinar alfa bermuatan +2 dan bermassa 4 sma. Ternyata berkas sinar a yang memiliki kecepatan 10.000 mil det-1 hampir semuanya dapat menembus lempeng emas, hanya sebagian kecil yang dibengkokkan dan dipantulkan kembali.
Secara skematik percobaan hamburan sinar a dapat digambarkan seperti Gambar 
Dari percobaan penghamburan sinar alfa, sebagian besar sinar alfa menembus lempeng emas ibarat atom-atom emas merupakan bola yang beruang kosong, sebagian kecil sinar alfa dibelokkan dan dipantulkan karena sinar alfa mendekati atau menumbuk inti atom yang bermuatan positif dan bermassa besar (massa atom terpusat pada massa inti). Rutherford mengemukakan bahwa atom merupakan bola yang berongga dengan massa atom terpusatkan pada inti atom yang sangat kecil yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif. Elektron beredar mengitari inti pada jarak yang sangat jauh.
Model atom Rutherford digambarkan sebagai berikut :
Kelemahan model atom Rutherford yaitu tidak dapat menjelaskan mengapa elektron yang beredar mengelilingi inti tidak jatuh ke inti karena ada gaya tarik-menarik antara inti dan elektron.
