Berikut prosedur untuk menentukan jumlah elektron (nomor atom, Z) dari suatu atom netral berdasarkan konfigurasi elektron yang ditunjukkan oleh satu set bilangan kuantum (𝒏; 𝒍; 𝒎; 𝒔).
Dalam tulisan ini menggunakan konvensi pengisian elektron dalam orbital dimulai dari orbital paling kiri dengan spin elektron +½ (menghadap ke atas). Ingat ini hanya untuk pembelajaran di tingkat SMA. Sebenarnya pengisian elektron ini tidak harus dari kiri ke kanan, tetapi untuk pembelajaran dibuat konvensi tadi.
Konsep Dasar Bilangan Kuantum
| Simbol | Nama | Fungsi | Nilai yang Diizinkan |
|---|---|---|---|
| 𝒏 | Utama | Menunjukkan kulit elektron | 1, 2, 3, ... (bilangan bulat positif) |
| 𝒍 | Azimut | Menunjukkan subkulit atau bentuk orbital | 0 hingga n - 1 |
| 𝒎 | Magnetik | Menunjukkan orientasi orbital | –𝒍 hingga +𝒍 |
| 𝒔 | Spin | Menunjukkan arah putaran elektron | +½ atau –½ |
Hubungan nilai 𝒍 dengan jenis orbital:
- 𝒍 = 0 → orbital s
- 𝒍 = 1 → orbitalt p
- 𝒍 = 2 → orbitalt d
- 𝒍 = 3 → orbital f
Asumsi yang digunakan dalam tulisan ini:
Himpunan bilangan kuantum yang diberikan adalah untuk elektron diisikan terakhir dari suatu atom netral dalam keadaan dasar. Sekali lagi sebenarnya tidak ada istilah elektron terakhir, ini hanya untuk memudahkan dalam identifikasi identitas elektron untuk pembelajaran saja.
Langkah-Langkah Sistematis
Langkah 1: Tentukan Orbital dan Posisi Elektron
Dari himpunan bilangan kuantum (𝒏; 𝒍; 𝒎; 𝒔), identifikasi:
- Kulit ke berapa: 𝒏
- Jenis orbital: s, p, d, atau f (berdasarkan nilai 𝒍)
- Orbital spesifik: Ditentukan oleh nilai 𝒎
- Spin elektron: 𝒔 (+½ atau –½)
Langkah 2: Gambarkan Diagram Orbital untuk Subkulit yang Bersangkutan
Buatlah kotak-kotak orbital untuk subkulit yang ditentukan pada Langkah 1. Jumlah orbital bergantung pada jenis orbital:
- Orbital s (𝒍 = 0) → 1 orbital (𝒎 = 0)
|1s!0| - Orbital p (𝒍 = 1) → 3 orbital (𝒎 = –1, 0, +1)
|2p!0| - Orbital d (𝒍 = 2) → 5 orbital (𝒎 = –2, –1, 0, +1, +2)
|3d!0| - Orbital f (𝒍 = 3) → 7 orbital (𝒎 = –3, –2, –1, 0, +1, +2, +3)
|4f!0|
Langkah 3: Isi Diagram Orbital sesuai Aturan Hund
Isi diagram orbital dari Langkah 2 dengan elektron mengikuti Aturan Hund: "Isi semua orbital kosong dalam suatu subkulit dengan satu elektron terlebih dahulu (dengan spin paralel, +½), sebelum berpasangan."
Tempatkan elektron dari soal (𝒏; 𝒍; 𝒎; 𝒔) ke dalam orbital yang sesuai dengan nilai 𝒎-nya. Isi penuh semua orbital sebelum subkulit tersebut.
Langkah 4: Hitung Total Elektron pada Subkulit Tersebut
Jumlahkan semua elektron yang telah Anda tempatkan dalam diagram orbital subkulit ini.
Langkah 5: Tulis Konfigurasi Elektron Penuh (hingga kulit n)
Tuliskan konfigurasi elektron dari kulit terdalam (𝒏 = 1) hingga kulit 𝒏 yang diberikan pada soal. Gunakan prinsip Aufbau.
Urutan pengisian: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
Subkulit dari Langkah 1-4 adalah subkulit terakhir yang terisi.
Langkah 6: Jumlahkan Semua Elektron
Jumlahkan semua elektron pada konfigurasi elektron yang Anda tulis di Langkah 5. Jumlah total elektron ini sama dengan nomor atom (Z) untuk atom netral.
Contoh Penerapan
Soal:
Tentukan nomor atom unsur yang elektron terakhirnya memiliki bilangan kuantum
𝒏 = 3, 𝒍 = 1, 𝒎 = 0, 𝒔 = –½.
Penyelesaian:
Langkah 1: Tentukan Orbital
- 𝒏 = 3 → kulit M
- 𝒍 = 1 → orbital p
- 𝒎 = 0 → orbital p yang tengah
- 𝒔 = –½ → elektron kedua (spin down) yang menempati orbital itu
Langkah 2: Gambar Diagram Orbital Subkulit 3p
Orbital p memiliki 3 orbital, diberi label 𝒎 = –1, 𝒎 = 0, 𝒎 = +1.
|2p!0| (Sebelum diisi)
Langkah 3: Isi Diagram dengan elektron sehingga sesuai Aturan Hund
- Elektron terakhir mengisi orbital 𝒎 = 0 dengan spin –½:
|2p![0,1:down,0]| - Elektron sebelumnya mengisi orbital 𝒎 = –1 dengan spin –½:
|2p![1:down,1:down,0]| - Karena dalam konvensi di sini pengisian awal adalah spin +½ diisi lebih dahulu sebelum spin –½, maka sebelumnya dianggap terisi 3 elektron dengan spin +½ yang mengisi 𝒎 = –1, 𝒎 = 0, 𝒎 = +1 sehingga diperoleh elektron yang terisi seperti berikut
|2p!5| Ini berarti subkulit 3p terisi 5 elektron.
Langkah 4: Hitung Elektron pada 3p → 5 elektron
Langkah 5: Tulis Konfigurasi Elektron Penuh (mulai dari 1s hingga hingga 𝒏 = 3)
Konfigurasi lengkap: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5
Langkah 6: Jumlahkan Semua Elektron
2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 elektron
Kesimpulan:
Atom netral dengan 17 elektron memiliki nomor atom (Z) = 17.
Unsur ini adalah Klorin (Cl).
Tips untuk Siswa
- Hafalkan Hubungan 𝒍 dan Jenis Orbital:
Ingat 0 = s, 1 = p, 2 = d, 3 = f - Kuasai Aturan Hund:
Kunci dari soal ini adalah memahami bagaimana elektron terakhir "duduk" di dalam orbitalnya relatif terhadap elektron-elektron lain - Ingat Prinsip Aufbau:
Pastikan urutan pengisian konfigurasi elektron sudah benar - Latihan, Latihan, Latihan!
Kerjakan soal-soal dengan variasi bilangan kuantum yang berbeda.
Manfaatkan referensi sebagai pembanding atau mencocokan hasil, salah satunya dengan menggunakan Diagram Orbital dan Konfigurasi Elektron ini.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar