Dalam fisika atom dan kimia kuantum, konfigurasi elektron adalah distribusi elektron suatu atom atau molekul (atau struktur fisik lainnya) dalam orbital atom atau molekul.Â
Misalnya, konfigurasi elektron atom neon adalah 1s2 2s2 2p6, artinya bahwa subkulit 1s, 2s dan 2p masing-masing ditempati oleh 2, 2 dan 6 elektron. Konfigurasi elektronik menggambarkan setiap elektron bergerak secara independen dalam suatu orbital, dalam bidang rata-rata yang diciptakan oleh semua orbital lainnya.Â
Secara matematis, konfigurasi dijelaskan oleh determinan Slater atau fungsi status konfigurasi. Menurut hukum mekanika kuantum, untuk sistem dengan hanya satu elektron, tingkat energi dikaitkan dengan setiap konfigurasi elektron dan dalam kondisi tertentu, elektron dapat berpindah dari satu konfigurasi ke konfigurasi lain dengan emisi atau penyerapan kuantum energi dalam bentuk foton.Â
Pengetahuan tentang konfigurasi elektron atom yang berbeda berguna dalam memahami struktur tabel periodik unsur. Ini juga berguna untuk menggambarkan ikatan kimia yang menyatukan atom. Dalam bahan massal, ide yang sama ini membantu menjelaskan sifat khas laser dan semikonduktor.
- Kulit dan SubkulitÂ
Konfigurasi elektron pertama kali dipahami di bawah model atom Bohr, dan masih umum untuk berbicara tentang kulit dan subkulit meskipun ada kemajuan dalam pemahaman tentang sifat mekanika kuantum elektron. Kulit elektron adalah himpunan keadaan yang diizinkan yang memiliki bilangan kuantum utama yang sama, n (nomor sebelum huruf pada label orbital), yang dapat ditempati elektron.Â
Kulit elektron ke-n suatu atom dapat menampung elektron 2n, misalnya kulit pertama dapat menampung 2 elektron, kulit kedua 8 elektron, kulit ketiga 18 elektron dan seterusnya Faktor dua muncul karena keadaan yang diizinkan digandakan karena spin elektron -setiap orbital atom menerima hingga dua elektron yang identik dengan spin berlawanan, satu dengan spin + (biasanya dilambangkan dengan panah atas) dan satu dengan spin - (dengan panah bawah).Â
Subkulit adalah himpunan keadaan yang didefinisikan oleh bilangan kuantum azimut yang sama, /, di dalam kulit. Nilai dari ada di berkisar dari 0 sampai n-1. Nilai /= 0, 1, 2, 3 sesuai dengan s. p, d, dan f label, masing-masing. Misalnya, subkulit 3d memiliki n=3 dan /= 2. Jumlah maksimum elektron yang dapat ditempatkan dalam subkulit diberikan oleh 2(27+1) Ini memberikan dua elektron dalam subkulit s, enam elektron dalam subkulit p , sepuluh elektron pada subkulit d dan empat belas elektron pada subkulit f.Â
Jumlah elektron yang dapat menempati setiap kulit dan setiap subkulit muncul dari persamaan mekanika kuantum khususnya prinsip pengecualian Pauli, yang menyatakan bahwa tidak ada dua elektron dalam atom yang sama yang dapat memiliki nilai keempat bilangan kuantum yang sama.
Energi keadaan dasar dan keadaan tereksitasiÂ
Energi yang terkait dengan elektron adalah energi orbitalnya Energi konfigurasi sering kali didekati sebagai jumlah energi setiap elektron dengan mengabaikan interaksi elektron-elektron. Konfigurasi yang sesuai dengan energi elektronik terendah disebut keadaan dasar. Konfigurasi lain apa pun adalah status yang dieksotisasi
Sebagai contoh, konfigurasi keadaan dasar atom natrium adalah 1e2s 2p 3s seperti yang disimpulkan dari prinsip Aufbau (lihat di bawah). Keadaan tereksitasi pertama diperoleh dengan mempromosikan elektron 3s ke orbital 3p, untuk mendapatkan konfigurasi 1s 2s 2p 3p, disingkat tingkat 3p.Â
Atom dapat berpindah dari satu konfigurasi ke konfigurasi lain dengan menyerap atau memancarkan energi dalam lampu sodum-uap misalnya, atom natrium tereksitasi ke tingkat 3p dengan pelepasan listrik, dan kembali ke keadaan dasar dengan memancarkan cahaya kuning dengan panjang gelombang 589 nm.
Biasanya, eksitasi elektron valensi (seperti 3s untuk natrium) melibatkan energi yang sesuai dengan foton sinar tampak atau sinar ultraviolet. Eksotasi elektron kontra dimungkinkan, tetapi membutuhkan energi yang jauh lebih tinggi, umumnya sesuai dengan foton sinar-X.Â
Ini akan menjadi kasus misalnya untuk mengeksitasi elektron 2p af natrium ke tingkat 3s dan membentuk konfigurasi 1s 2s 2p 3s tereksotasi. Sisa artikel ini hanya membahas konfigurasi keadaan dasar yang sering disebut sebagai konfigurasi "" atom atau molekul.
- Menulis Konfigurasi Elektron
Jumlah maksimum elektron yang dapat ditampung dalam kulit didasarkan pada bilangan kuantum utama (n). Ini diwakili oleh rumus 2n2, di mana 'n' adalah nomor kulit. Kulit, nilai n, dan jumlah total elektron yang dapat ditampung ditabulasikan di bawah ini.
Konfigurasi Elektron berguna untuk:
- Menentukan valensi suatu unsur.
- Memprediksi sifat-sifat sekelompok elemen (elemen dengan konfigurasi elektron yang sama cenderung menunjukkan sifat yang serupa).
- Menafsirkan spektrum atom.
Notasi untuk distribusi elektron dalam orbital atom mulai diterapkan segera setelah model atom Bohr disajikan oleh Ernest Rutherford dan Niels Bohr pada tahun 1913.Â
Jumlah maksimum elektron yang dapat ditampung dalam kulit didasarkan pada bilangan kuantum utama (n). Ini diwakili oleh rumus 2n2, di mana 'n' adalah nomor kulit. Kulit, nilai n, dan jumlah total elektron yang dapat ditampung ditabulasikan di bawah ini. Dengan demikian, dapat dipahami bahwa orbital 1p, 2d, dan 3f tidak ada karena nilai bilangan kuantum azimut selalu lebih kecil dari bilangan kuantum utama.
- Notasi
- Konfigurasi elektron atom ditulis dengan bantuan label subkulit.
- Label ini berisi nomor kulit (diberikan oleh nomor kuantum utama), nama subkulit (diberikan oleh nomor kuantum azimut) dan jumlah total elektron dalam subkulit dalam superskrip. Misalnya, jika dua elektron diisi di subkulit 's' dari kulit pertama, notasi yang dihasilkan adalah '1. Dengan bantuan label subkulit ini, konfigurasi elektron magnesium (nomor atom 12) dapat ditulis sebagai 1s2 2s2 2p 3s2.
- Pengisian Orbital Atom
Prinsip Konstruksi
- Â Prinsip ini dinamai menurut kata Jerman 'Aufbeen' yang berarti 'membangun'.
- Prinsip Aufbau menyatakan bahwa elektron akan menempati orbital yang memiliki energi lebih rendah sebelum menempati orbital berenergi lebih tinggi.
- Energi suatu orbital dihitung dengan jumlah bilangan kuantum utama dan bilangan kuantum azimut.
- Menurut prinsip ini, elektron diisi dengan urutan sebagai berikut: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 69, 7p...
Penting untuk dicatat bahwa terdapat banyak pengecualian pada prinsip Aufbau seperti kromium dan tembaga. Pengecualian ini terkadang dapat dijelaskan oleh stabilitas yang diberikan oleh subkulit yang terisi setengah atau terisi penuh.
Prinsip Pengecualian Pauli
- Asas pengecualian Pauli menyatakan bahwa maksimum dua elektron, masing-masing memiliki spin berlawanan, dapat masuk ke dalam orbital.
- Prinsip ini juga dapat dinyatakan sebagai "tidak ada dua elektron dalam atom yang sama memiliki nilai yang sama untuk keempat bilangan kuantum". Oleh karena itu, jika bilangan pokok, azimut, dan magnet adalah sama untuk dua elektron, maka keduanya harus memiliki putaran yang berlawanan.
Aturan Hund
- Aturan ini menjelaskan urutan pengisian elektron di semua orbital yang termasuk dalam subkulit.
- Ini menyatakan bahwa setiap orbital dalam subkulit tertentu ditempati oleh elektron secara tunggal sebelum elektron kedua diisi dalam orbital.
- Untuk memaksimalkan spin total, elektron dalam orbital yang hanya berisi satu elektron semuanya memiliki spin yang sama (atau nilai bilangan kuantum spin yang sama).
