Pengertian Bilangan Kuantum
Marilah kita pelajari satu persatu pengertian bilangan-bilangan kuantum.
1.
Bilangan Kuantum Utama (n)
Lambang dari bilangan kuantum utama adalah “n” (en kecil). Bilangan kuantum utama menyatakan kulit tempat ditemukannya elektron yang dinyatakan dalam bilangan bulat positif. Nilai bilangan itu di mulai dari 1, 2, 3 dampai ke-n.
Masih ingatkah Anda dengan jenis-jenis kulit atom berdasarkan konfigurasi elektron yang telah dibahas di kelas X (Modul Kim. X.03). Jenis-jenis kulit atom berdasarkan konfigurasi elektron tersebut adalah K, L, M dan N.
Cobalah Anda perhatikan Tabel 1.
Tabel 1. Hubungan jenis kulit dan nilai bilangan kuantum utama.
| Jenis Kulit | Nilai (n) |
| K | 1 |
| L | 2 |
| M | 3 |
| N | 4 |
Tabel ini dapat dibuktikan bahwa untuk kulit K memiliki nilai bilangan kuantum utama (n) = 1, kulit L memiliki nilai bilangan kuantum utama (n) = 2 dan seterusnya.
Semakin dekat letak kulit atom dengan inti maka nilai bilangan kuantum utama semakin kecil (mendekati 1). Sehingga bilangan kuantum utama dapat Anda gunakan untuk menentukan ukuran orbit (jari-jari) berdasarkan jarak orbit elektron dengan inti atom.
Kegunaan lainnya, Anda dapat mengetahui besarnya energi potensial elektron. Semakin dekat jarak orbit dengan inti atom maka kekuatan ikatan elektron dengan inti atom semakin besar, sehingga energi potensial elektron tersebut semakin besar.
Setelah Anda mempelajari uraian tadi, sudahkan anda memahami arti dan fungsi bilangan kuantum utama?
Seandainya Anda paham, pelajari kembali penjelasan bilangan kuantum utama tersebut. Kalau sudah marilah kita lanjutkan ke jenis bilangan kuantum berikutnya.
2.
Bilangan Kuantum Azimut (l)
Bilangan kuantum azimut menyatakan sub kulit tempat elektron berada dan bentuk orbital, serta menentukan besarnya momentum sudut elektron terhadap inti.
Banyaknya subkulit tempat elektron berada tergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n). Nilai bilangan kuantum azimut dari 0 sampai dengan (n - 1). Bila n = 1, maka hanya ada satu subkulit yaitu l = 0. Sedangkan n = 2, maka ada dua subkulit yaitu l = 0 dan l = 1.
Seandainya dibuat dalam tabel maka akan tampak sebagai berikut :
Tabel 2. Hubungan bilangan kuantum utama dan azimut serta subkulit.
| Bilangan Kuantum
| Bilangan Kuantum
| Banyaknya SubKulit |
| 1 | 0 | 1 |
| 2 | 0
| 2 |
| 3 | 0
| 3 |
| 4 | 0
| 4 |
Kesimpulan yang dapat diambil dari tabel adalah :
Banyaknya subkulit sama dengan nilai bilangan kuantum utama.
Subkulit ditandai dengan huruf yang didasarkan pada garis-garis spektrum yang tampak pada spektroskopi secara berurutan, seperti tabel 3.
Tabel 3. Tanda subkulit berdasarkan nilai bilangan kuantum azimut.
| Nilai I | Tanda Subkulit | Garis spektrum pada spektroskopi |
| 0 | s (sharp) | Terang |
| 1 | p (prinsipal) | Terang kedua |
| 2 | d (diffuse) | Kabur |
| 3 | f (fundamental) | Pembentukan warna |
Janganlah Anda lupakan subkulit ini dengan bilangan kuantumnya!
Tanda subkulit ini akan digunakan pula dalam konfigurasi elektron dan sistem periodik pada kegiatan belajar 3 dan 4 dalam modul ini.
Masih ingatkah Anda bahwa setiap kulit terdiri dari beberapa subkulit. Hal ini memungkinkan untuk kulit yang berbeda akan memiliki jenis subkulit yang sama.
Perhatikan contoh tabel 4!
Tabel 4. Hubungan subkulit dan kulit dalam atom.
| Kulit | Nilai n | Nilai I | Subkulit |
| K | 1 | 0 | s |
| L | 2 | 0 | s |
| 1 | p |
Kulit K dan L sama-sama memiliki subkulit s.
Bagaimana dengan kulit berikutnya?
Silahkan Anda lanjutkan untuk kulit M dan N!
Jawaban Anda akan benar jika seperti berikut :
Kulit M, maka nilai n=3 dan l=0, 1, dan 2 sehingga subkulitnya s, p, dan d.
Kulit N, maka nilai n=4 dan l=0, 1, 2, dan 3 sehingga subkulitnya s, p, d, dan f.
Dari latihan yang telah Anda kerjakan, Anda dapat melihat bahwa jenis subkulit yang sama dapat dimiliki oleh jenis kulit yang berbeda. Untuk membedakan jenis subkulit dari suatu jenis kulit ditambahkan bilangan kuantum utama. Dengan demikian, tabel sebelumnya dapat dilengkapi menjadi tabel 5.
Tabel 5. Hubungan subkulit sejenis dalam kulit yang berbeda pada atom.
| Kulit | Nilai n | Nilai I | Jenis Subkulit |
| K | 1 | 0 | 1s |
| L | 2 | 0 | 2s |
| 1 | 2p | ||
| M | 3 | 0 | 3s |
| 1 | 3p | ||
| 2 | 3d | ||
| N | 4 | 0 | 4s |
| 1 | 4p | ||
| 2 | 4d | ||
| 3 | 4f |
Sebagaimana Anda telah pelajari teori atom modern, bahwa setiap subkulit dari orbital, maka satu orbital dinyatakan dalam satu buah kotak. Masing-masing orbital mempunyai bentuk yang khas. Bentuk orbital akan dipelajari setelah kita selesai mempelajari ke empat bilangan kuantum.
Marilah kita lanjutkan jenis bilangan kuantum selanjutnya!
3.
Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik menyatakan orbital tempat ditemukannya elektron pada subkulit tertentu dan arah momentum sudut elektron terhadap inti. Sehingga nilai bilangan kuantum magnetik berhubungan dengan bilangan kuantum azimut. Nilai bilangan kuantum magnetik antara - l sampai + l.
Hubungan antara bilangan kuantum azimut dengan bilangan kuantum magnetik dapat Anda perhatikan pada tabel 6.
Tabel 6. Hubungan bilangan kuantum azimut dengan bilangan kuantum magnetik.
| Bilangan Kuantum Azimut | Tanda
| Bilangan Kuantum
| Gambaran
| Jumlah
|
| 0 | s | 0 |
| 1 |
| 1 | p | -1, 0, +1 |
| 3 |
| 2 | d | -2, -1, 0, +1, +2 |
| 5 |
| 3 | f | -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 |
| 7 |
Dapatkah anda memahami tabel 1.6 ?
Jika bilangan kuantum azimut (l) = 0, maka atom tersebut memiliki orbital s dengan kotak sebanyak 1 dan bilangan kuantum magnetik 0. sedangkan bilangan kuantum azimut 1, akan memiliki orbital p dengan kotak yang saling menempel sebanyak 3 dan bilangan kuantum magnetik masing-masing kotak secara urut dari kiri ke kanan –1, 0 dan +1. Demikian masing-masing halnya untuk bilangan kuantum azimut selanjutnya.
Sebelum kita menyelesaikan ke empat penjelasan bilangan kuantum yang Anda kerjakan soal berikut dalam buku latihan!
| 1.
| Tentukan ke tiga bilangan kuantum yang dimiliki oleh elektron pada subkulit 4d!
|
Penyelesaian :
| 1. | Elektron pada subkulit 4d memiliki arti masing-masing :
Jika jawaban Anda salah satu dari angka berikut ini maka Anda benar
| ||
| 2. | m = -3 dimiliki untuk tanda orbital f yang akan memiliki nilai l = 3 sehingga nilai n = 4 (karena l = n-1) sehingga kulit atom yang di miliki sebanyak 4. | ||
| 3. | Elektron dengan n = 4 akan memiliki bilangan kuantum azimut yang diperbolehkan 0 sampai (n-1). Jadi 0, 1, 2, atau 3. |
Apakah jawaban Anda sudah sama dengan penyelesaian yang ada? Jika sudah Anda dapat lanjutkan ke bilangan kuantum ke empat. Tetapi jika belum, tidak perlu putus asa atau kecewa. Ulangi lagi mempelajari materi tersebut sampai Anda paham, karena kalau tidak paham maka Anda akan mengalami kesulitan memahami berikutnya.
Bagi Anda yang sudah paham, mari kita lanjutkan!
4.
Bilangan Kuantum Spin (s)
Lambang bilangan kuantum spin adalah s yang menyatakan arah rotasi elektron pada porosnya. Ada dua kemungkinan arah rotasi yaitu searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Hal ini seperti berputarnya gasing atau mata uang logam. Pernahkan Anda bermain gasing? Apakah Anda memperhatikan arah berputarnya gasing pada porosnya? Jika belum pernah bermain gasing, cobalah dengan cara lain seperti berikut ini! Letakan uang logam tegak dengan lantai yang dipegang oleh ibu jari dan jari telunjuk. Perhatikan gambar!
|
|
|
Gambar 3 Uang logam yang sedang berputar: (a) ke kanan (b) ke kiri
Setelah koin berdiri tegak, bengkokkan jari telunjuk Anda. Apa yang terjadi? Bagaimana seandainya ibu jari yang di bengkokkan?
Jika Anda melakukan dengan benar, maka pada saat ibu jari telunjuk yang dibengkokkan maka uang logam akan berputar searah jarum jam, sedangkan untuk ibu jari yang dibengkokkan maka uang logam akan berputar berlawanan arah jarum jam.
Begitulah elektron yang berotasi, bila searah jarum jam maka memiliki nilai s=+½ dan dalam orbital dituliskan dengan tanda panah ke atas. Sebaliknya untuk elektron yang berotasi berlawanan arah jarum jam maka memiliki nilai s = -½ dan dalam orbital dituliskan dengan tanda panah ke bawah.
Dari uraian arah rotasi maka kiata dapat mengetahui bahwa dalam satu orbital atau kotak maksimum memiliki 2 elektron.
Marilah kita gabungkan ke empat uraian tentang bilangan kuantum yang telah dipelajari. Perhatikanlah tabel 7.
Tabel 7. Hubungan ke empat bilangan kuantum.
| Kulit | n | l | m | Sub kulit | Gambaran Orbital | Jumlah Orbital | Jumlah Orbital Maksimum | |
| Subkulit | Kulit | |||||||
| K | 1 | 0 | 0 | 1s |
| 1 | 2 | 2 |
| L | 2 | 0 | 0 | 2s |
| 1 | 2 | 8 |
| 1 | -1, 0, +1 | 2p |
| 3 | 6 | |||
| M | 3 | 0 | 0 | 3s |
| 1 | 2 | 18 |
| 1 | -1, 0, +1 | 3p |
| 3 | 6 | |||
| 2 | -2, -1, 0, +1, +2 | 3d |
| 5 | 10 | |||
| N | 4 | 0 | 0 | 4s |
| 1 | 2 | 32 |
| 1 | -1, 0, +1 | 4p |
| 3 | 6 | |||
| 2 | -2, -1, 0, +1, +2 | 4d |
| 5 | 10 | |||
| 3 | -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 | 4f |
| 7 | 14 | |||
Apa yang dapat Anda simpulkan dari tabel 7 ?
Bila kulit atom sama (bilangan kuantum utama sama), subkulit (bilangan kuantum azimut) dan orbital (bilangan kuantum magnetik) serta arah (bilangan kuantum spin) dapat berbeda. Contohnya kulit ke 2 dapat memiliki bilangan kuantum azimut 0 atau 1 dan bilangan kuantum magnetiknya bisa –1, 0 atau +1 sesuai dengan posisi dalam kotak serta memiliki bilangan kuantum spin yang dapat berbeda sesuai arah panahnya.
A.
Azas Aufbau
Azas Aufbau (berasal dari bahasa Jerman yang berarti membangun) menyatakan bahwa :“Pengisian elektron dimulai dari subkulit yang berenergi paling rendah dilanjutkan pada subkulit yang lebih tinggi energinya”.
Berdasarkan ketentuan tersebut maka urutan pengisian (kofigurasi) elektron mengikuti tanda panah pada gambar berikut!
Gambar 10. Diagram Curah Hujan
Perhatikan contoh penulisan konfigurasi elektron dari beberapa atom berikut!
|
| | 1s2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| | 1s2 | 2s1 |
|
|
|
|
|
|
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p1 |
|
|
|
|
|
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s1 |
|
|
|
|
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p1 |
|
|
|
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s1 |
|
|
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s2 | 3d1 |
|
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s2 | 3d10 | 4p1 |
Dapatkah Anda memahaminya?
Ikutilah langkah-langkah berikut!
| 1.
| Tentukanlah jumlah elektron dari atom unsur tersebut!
Ingatlah penjelasan terdahulu mengenai hal berikut:
|
Perhatikan contoh dengan mengikuti langkah-langkah tersebut!
Atom unsur dengan tanda atom S akan kita buat konfigurasi elektronnya maka:
| 1.
| Nomor atom unsur tersebut = 16
|
| 2. | Jenis subkulit yang dibutuhkan secara urut kita tuliskan sebagian, mulai dari yang paling kiri 1s-2s-2p-3s-3p-4s |
| 3. | Isikan pada subkulit 1s sebanyak 2 elektron. Sisanya isikan pada subkulit 2s sebanyak 2 elektron. Sudah berapa elektron yang Anda masukkan pada subkulit tersebut? Apakah masih ada sisanya? Jika masih, lanjutkan ke subkulit berikutnya!
|
Sehingga konfigurasi elektron untuk atom unsur dengan tanda atom S dapat dituliskan secara berurut sebagai berikut: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Kerjakan latihan berikut untuk lebih memahami langkah-langkah penulisan konfigurasi elektron!
Buatlah konfigurasi elektron untuk atom unsur-unsur dengan tanda atom sebagai berikut:
| 1. |
|
| 2. |
|
| 3. |
|
Penyelesaian:
| 1. |
|
| 2. |
|
| 3. |
|
Dapatkah Anda mengerjakannya?
Jika belum, pelajari kembali langkah-langkah penulisan konfigurasi elektron. Jika Anda sudah benar semuanya, perhatikan konfigurasi elektron untuk atom-atom Sc dan Ga.
Konfigurasi elektron untuk Sc dan Ga adalah sebagai berikut:
| 1. |
|
| 2. |
|
Dapatkah Anda melihat perbedaan konfigurasi elektron ini dengan contoh sebelumnya?
Pada contoh sebelumnya, subkulit dituliskan secara urut sesuai nomor kulitnya, tetapi pada Sc dan Ga setelah 3p adalah 4s bukan 3d. Untuk keteraturan penulisan subkulit 3d ditulis sebelum 4s tetapi pada urutan pengisian orbital subkulit 4s diisi penuh terlebih dahulu, setelah itu barulah subkulit 3d.
Jadi konfigurasi elektron untuk atom Sc dan Ga dapat juga dituliskan sebagai berikut:
| 1. |
|
| 2. |
|
Bagaimana konfigurasi elektron dengan nomor-nomor besar atau banyak?
Unsur - unsur dengan nomor atom besar atau banyak tentunya akan terlihat lebih panjang dan tidak praktis. Untuk itu, konfigurasi elektron atom berelektron banyak dapat disingkat penulisannya dengan penulisan lambang unsur gas mulia yang sesuai.
Konfigurasi elektron gas mulia :
| 1. | 2He: 1s2 |
| 2. | 10Ne: 1s2 2s2 2p6 |
| 3. | 18Ar: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 |
| 4. | 36Kr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 |
| 5. | 54Xe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 |
| 6. | 86Rn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 |
Konfigurasi elektron untuk Ca adalah
Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Dapat Anda singkat penulisannya menjadi seperti berikut ini :
Ca: [Ar] 4s2
Elektron pada atom Argon = 18 sehingga Anda hanya menuliskan subkulit yang berisi elektron sebanyak sisa dari seluruh elektron atom tersebut.
Skema ini digunakan untuk memudahkan dalam menyingkat.
Kerjakanlah latihan berikut untuk dapat menguasai materi tersebut!
Buatlah konfigurasi elektron yang singkat untuk atom unsur dengan tanda atom sebagai berikut :
| 1. |
|
| 2. |
|
| 3. |
|
Penyelesaian:
| 1. |
|
| 2. |
|
| 3. |
|
Penjelasan yang sudah Anda pelajari merupakan konfigurasi elektron untuk atom, bagaimana untuk ion?
Ion bermuatan positip adalah atom netral yang melepaskan sebagaian elektronnya. Elektron yang dilepaskan letaknya pada kulit terluar, sehingga penulisan konfigurasi elektronnya sama dengan atom netralnya dikurangi sebanyak elektron yang dilepaskan. (ingat penulisan kantion dan anion di kelas X)
Contoh:
memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1. Jika berbentuk
ion K+ maka elektron pada kulit terluarnya akan melepas sebanyak 1,
sehingga konfigurasi elektronnya menjadi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.
Bagaimana dengan ion bermuatan negatif?
Ion bermuatam negatip adalah atom netral yang menerima atau menyerap elektron. Elektron yang diterima ini akan menempati orbital dari subkulit terluar yang belum penuh atau maksimum, sehingga penulisan konfigurasi elektronnya sama dengan atom netralnya ditambah dengan elektron yang diterima.
Contoh:
memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p5. Jika berbentuk ion F maka elektron pada kulit terluar akan bertambah sebanyak 1, sehingga konfigurasi elektronnya menjadi 1s2 2s2 2p6.
Kerjakanlah latihan berikut ini untuk mengetahui pemahaman Anda!
Buatlah konfigurasi elektron dari ion berikut!
1. Ca2+ (nomor atom Ca=20)
2. O2- (nomor atom O=8)
Penyelesaian:
| 1. | Ca2+ memiliki elektron 20 – 2 = 18
|
| 2. | O2- memiliki muatan 8 + 2 = 10
|
Hal lain yang harus Anda perhatikan dalam menuliskan konfigurasi elektron adalah kestabilan. Atom akan lebih stabil bila kulit atau subkulit terisi elektron penuh atau setengah penuh.
Contoh:
Konfigurasi elektron 
yang benar adalah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 bukan 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4. Karena orbital d maksimum berisi 10 elektron maka akan lebih stabil jika orbital d diisi 5 atau 10 elektron.
Bagaimana dengan konfigurasi elektron 
?
Mirip halnya dengan maka konfigurasi elektron adalah
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 bukan 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9
Konfigurasi elektron dalam atom selain diungkapkan dengan diagram curah hujan, seringkali diungkapkan dalam diagram orbital. Ungkapan yang kedua akan bermanfaat dalam menentukan bentuk molekul dan teori hibridisasi pada modul berikutnya.
Kita ingat kembali bahwa :
| 1.
| Orbital-orbital dilambangkan dengan kotak
| ||||||
| 4.
| Untuk orbital-orbital yang berenergi sama dilambangkan dengan sekelompok kotak yang bersisian, sedangkan orbital dengan tingkat energi berbeda digambarkan dengan kotak yang terpisah
|
B.
Kaidah Hund
Friedrich Hund (1927), seorang ahli fisika dari Jerman mengemukakan aturan pengisian elektron pada orbital yaitu :
“orbital-orbital dengan energi yang sama, masing-masing diisi lebih dulu oleh satu elektron arah (spin) yang sama atau setelah semua orbital masing-masing terisi satu elektron kemudian elektron akan memasuki orbital-orbital secara urut dengan arah (spin) berlawanan”.
Contoh :
| P2 dituliskan | bukan |
| P4 dituliskan | bukan |
| | bukan pula |
| P5 dituliskan | bukan |
| P6 dituliskan | bukan |
| | bukan pula |
Marilah kita tuliskan konfigurasi elektron dalam bentuk diagram orbital yang sesuai dengan Kaidah Hund!
|
| 1s2 | 2s2 | 2p3 |
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1s2 | 2s2 | 2p4 |
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s2 | 3d5 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s2 | 3d6 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
Supaya Anda lebih paham, kerjakan latihan berikut ini!
Tuliskan konfigurasi elektron dalam bentuk diagram orbital untuk unsur :
, 
, 
, 
Penyelesaian:
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p3 |
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p4 |
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p5 |
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p2 |
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
C.
Azas Larangan Pauli
W. Pauli (1924) mengemukakan Azas Larangan Pauli “Tidak boleh ada elektron dalam satu atom yang memiliki ke empat bilangan kuantum yang sama”
Marilah kita buktikan pernyataan Pauli dengan contoh seperti ini!
Sebuah atom memiliki 8 elektron pada kulit L. Posisi elektron-elektron tersebut digambarkan dalam orbital sebagai berikut:
|
|
|
Tuliskan ke empat bilangan kuantum yang dimiliki oleh elektron ke-3 dan elektron ke-6 pada subkulit p tersebut!
Bagaimana menyelesaikannya, ikutilah penyelesaian berikut ini!
| v | Elektron ke-3 pada subkulit p dan kulit L
|
| v | Elektron ke-6 hanya berbeda pada arah rotasi dengan elektron ke-3, maka ke empat bilangan kuantum yang dimiliki elektron ke-6 adalah n=2, l =1, m=+1, s=-½ |
Jadi, telah terbukti pernyataan Pauli!
Selanjutnya, silahkan Anda kerjakan latihan berikut ini untuk mengetahui pemahaman yang telah dipelajari!
Suatu atom unsur memiliki nomor atom 15. Tentukan:
1. Konfigurasi elektron berdasarkan uraian di kelas 1
2. Gambaran orbital dari konfigurasi elektron yang telah Anda buat
3. Ke empat bilangan kuantum dari elektron terakhir pada konfigurasi
| | elektron |
Penyelesaian:
| 1. | 15X | K | L | M |
| | | 2 | 8 | 5 |
| 2. | |
|
|
| |
|
|
|
| | | 1s2 | 2s2 | 2p6 | | 3s2 | 3p3 | |
| 3. | Elektron terakhir pada konfigurasi elektron terletak pada subkulit 3p dan kolom terakhir dari gambaran orbital. Secara spesifik digambarkan:
maka ke empat bilangan kuantum tersebut adalah: | |||||
| | n=3
| l=1
| m=+1
| s=+½
| ||
Apakah jawaban Anda telah cocok dengan penyelesaian yang diberikan?
Jika belum, pelajari kembali meteri tersebut! Jika sudah, mari kita lanjutkan ke materi berikutnya!
Pada bagian terakhir dari Kegiatan Belajar 3 ini, marilah kita mempelajari hubungan antara ke empat bilangan kuantum dengan konfigurasi elektron dari unsur dan nomor atomnya untuk menetukan kebolehjadian posisi elektron tertentu dari atom tersebut seperti yang di contohkan berikut ini:
Tentukan harga ke empat bilangan kuantum n, l, m, dan s untuk elektron terakhir dari atom:
1. 
2. 
2+
Pelajari satu persatu penyelesaian ini sampai Anda paham!
| 1. | Sr mempunyai konfigurasi elektron 36[Kr]5s2
maka nilai ke empat bilangan kuantumnya adalah
|
| 2. |
|
Bagaimana dengan 
?
Dapatkah Anda menentukan ke empat bilangan kuantumnya?
Jika Anda mengikuti langkah penyelesaian pada contoh, maka Anda akan memperoleh jawaban sebagai berikut:
n=4, l=1, m=0, s=-½
Selain yang sudah dipelajari, kita juga dapat menentukan nomor atom suatu unsur atau jumlah elektronnya berdasarkan hubungan ke empat bilangan kuantum dengan konfigurasi elektronnya. Pelajarilah dengan seksama contoh berikut!
Contoh:
Atom X dengan n=4, l =2, m=+1, s=+½ maka atom X memiliki jumlah elektron sebanyak…
n = 4 (berarti pada kulit ke-4)
l = 2 (berarti subkulit d)
m = +1 (berarti pada kotak ke-4 sebelah kiri dari 5 kotak yang ada)
s = +½ (arah elektron ke atas)
Jadi konfigurasi dalam bentuk diagram orbital adalah
|
| |
Sehingga konfigurasi elektron dari atom X = 36[Kr]5s24d4 berarti atom ini memiliki 42 elektron dan nomor atomnya adalah 42.
Silahkan dengan cara yang sama Anda coba kerjakan untuk atom dengan n=5, l=1, m=0, s=-½
Apakah Anda memperoleh jawaban seperti ini?
(nomor atom unsur tersebut adalah 53)
Marilah kita pelajari satu persatu pengertian bilangan-bilangan kuantum.
1.
Bilangan Kuantum Utama (n)
Lambang dari bilangan kuantum utama adalah “n” (en kecil). Bilangan kuantum utama menyatakan kulit tempat ditemukannya elektron yang dinyatakan dalam bilangan bulat positif. Nilai bilangan itu di mulai dari 1, 2, 3 dampai ke-n.
Masih ingatkah Anda dengan jenis-jenis kulit atom berdasarkan konfigurasi elektron yang telah dibahas di kelas X (Modul Kim. X.03). Jenis-jenis kulit atom berdasarkan konfigurasi elektron tersebut adalah K, L, M dan N.
Cobalah Anda perhatikan Tabel 1.
Tabel 1. Hubungan jenis kulit dan nilai bilangan kuantum utama.
| Jenis Kulit | Nilai (n) |
| K | 1 |
| L | 2 |
| M | 3 |
| N | 4 |
Tabel ini dapat dibuktikan bahwa untuk kulit K memiliki nilai bilangan kuantum utama (n) = 1, kulit L memiliki nilai bilangan kuantum utama (n) = 2 dan seterusnya.
Semakin dekat letak kulit atom dengan inti maka nilai bilangan kuantum utama semakin kecil (mendekati 1). Sehingga bilangan kuantum utama dapat Anda gunakan untuk menentukan ukuran orbit (jari-jari) berdasarkan jarak orbit elektron dengan inti atom.
Kegunaan lainnya, Anda dapat mengetahui besarnya energi potensial elektron. Semakin dekat jarak orbit dengan inti atom maka kekuatan ikatan elektron dengan inti atom semakin besar, sehingga energi potensial elektron tersebut semakin besar.
Setelah Anda mempelajari uraian tadi, sudahkan anda memahami arti dan fungsi bilangan kuantum utama?
Seandainya Anda paham, pelajari kembali penjelasan bilangan kuantum utama tersebut. Kalau sudah marilah kita lanjutkan ke jenis bilangan kuantum berikutnya.
2.
Bilangan Kuantum Azimut (l)
Bilangan kuantum azimut menyatakan sub kulit tempat elektron berada dan bentuk orbital, serta menentukan besarnya momentum sudut elektron terhadap inti.
Banyaknya subkulit tempat elektron berada tergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n). Nilai bilangan kuantum azimut dari 0 sampai dengan (n - 1). Bila n = 1, maka hanya ada satu subkulit yaitu l = 0. Sedangkan n = 2, maka ada dua subkulit yaitu l = 0 dan l = 1.
Seandainya dibuat dalam tabel maka akan tampak sebagai berikut :
Tabel 2. Hubungan bilangan kuantum utama dan azimut serta subkulit.
| Bilangan Kuantum
| Bilangan Kuantum
| Banyaknya SubKulit |
| 1 | 0 | 1 |
| 2 | 0
| 2 |
| 3 | 0
| 3 |
| 4 | 0
| 4 |
Kesimpulan yang dapat diambil dari tabel adalah :
Banyaknya subkulit sama dengan nilai bilangan kuantum utama.
Subkulit ditandai dengan huruf yang didasarkan pada garis-garis spektrum yang tampak pada spektroskopi secara berurutan, seperti tabel 3.
Tabel 3. Tanda subkulit berdasarkan nilai bilangan kuantum azimut.
| Nilai I | Tanda Subkulit | Garis spektrum pada spektroskopi |
| 0 | s (sharp) | Terang |
| 1 | p (prinsipal) | Terang kedua |
| 2 | d (diffuse) | Kabur |
| 3 | f (fundamental) | Pembentukan warna |
Janganlah Anda lupakan subkulit ini dengan bilangan kuantumnya!
Tanda subkulit ini akan digunakan pula dalam konfigurasi elektron dan sistem periodik pada kegiatan belajar 3 dan 4 dalam modul ini.
Masih ingatkah Anda bahwa setiap kulit terdiri dari beberapa subkulit. Hal ini memungkinkan untuk kulit yang berbeda akan memiliki jenis subkulit yang sama.
Perhatikan contoh tabel 4!
Tabel 4. Hubungan subkulit dan kulit dalam atom.
| Kulit | Nilai n | Nilai I | Subkulit |
| K | 1 | 0 | s |
| L | 2 | 0 | s |
| 1 | p |
Kulit K dan L sama-sama memiliki subkulit s.
Bagaimana dengan kulit berikutnya?
Silahkan Anda lanjutkan untuk kulit M dan N!
Jawaban Anda akan benar jika seperti berikut :
Kulit M, maka nilai n=3 dan l=0, 1, dan 2 sehingga subkulitnya s, p, dan d.
Kulit N, maka nilai n=4 dan l=0, 1, 2, dan 3 sehingga subkulitnya s, p, d, dan f.
Dari latihan yang telah Anda kerjakan, Anda dapat melihat bahwa jenis subkulit yang sama dapat dimiliki oleh jenis kulit yang berbeda. Untuk membedakan jenis subkulit dari suatu jenis kulit ditambahkan bilangan kuantum utama. Dengan demikian, tabel sebelumnya dapat dilengkapi menjadi tabel 5.
Tabel 5. Hubungan subkulit sejenis dalam kulit yang berbeda pada atom.
| Kulit | Nilai n | Nilai I | Jenis Subkulit |
| K | 1 | 0 | 1s |
| L | 2 | 0 | 2s |
| 1 | 2p | ||
| M | 3 | 0 | 3s |
| 1 | 3p | ||
| 2 | 3d | ||
| N | 4 | 0 | 4s |
| 1 | 4p | ||
| 2 | 4d | ||
| 3 | 4f |
Sebagaimana Anda telah pelajari teori atom modern, bahwa setiap subkulit dari orbital, maka satu orbital dinyatakan dalam satu buah kotak. Masing-masing orbital mempunyai bentuk yang khas. Bentuk orbital akan dipelajari setelah kita selesai mempelajari ke empat bilangan kuantum.
Marilah kita lanjutkan jenis bilangan kuantum selanjutnya!
3.
Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik menyatakan orbital tempat ditemukannya elektron pada subkulit tertentu dan arah momentum sudut elektron terhadap inti. Sehingga nilai bilangan kuantum magnetik berhubungan dengan bilangan kuantum azimut. Nilai bilangan kuantum magnetik antara - l sampai + l.
Hubungan antara bilangan kuantum azimut dengan bilangan kuantum magnetik dapat Anda perhatikan pada tabel 6.
Tabel 6. Hubungan bilangan kuantum azimut dengan bilangan kuantum magnetik.
| Bilangan Kuantum Azimut | Tanda
| Bilangan Kuantum
| Gambaran
| Jumlah
|
| 0 | s | 0 |
| 1 |
| 1 | p | -1, 0, +1 |
| 3 |
| 2 | d | -2, -1, 0, +1, +2 |
| 5 |
| 3 | f | -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 |
| 7 |
Dapatkah anda memahami tabel 1.6 ?
Jika bilangan kuantum azimut (l) = 0, maka atom tersebut memiliki orbital s dengan kotak sebanyak 1 dan bilangan kuantum magnetik 0. sedangkan bilangan kuantum azimut 1, akan memiliki orbital p dengan kotak yang saling menempel sebanyak 3 dan bilangan kuantum magnetik masing-masing kotak secara urut dari kiri ke kanan –1, 0 dan +1. Demikian masing-masing halnya untuk bilangan kuantum azimut selanjutnya.
Sebelum kita menyelesaikan ke empat penjelasan bilangan kuantum yang Anda kerjakan soal berikut dalam buku latihan!
| 1.
| Tentukan ke tiga bilangan kuantum yang dimiliki oleh elektron pada subkulit 4d!
|
Penyelesaian :
| 1. | Elektron pada subkulit 4d memiliki arti masing-masing :
Jika jawaban Anda salah satu dari angka berikut ini maka Anda benar
| ||
| 2. | m = -3 dimiliki untuk tanda orbital f yang akan memiliki nilai l = 3 sehingga nilai n = 4 (karena l = n-1) sehingga kulit atom yang di miliki sebanyak 4. | ||
| 3. | Elektron dengan n = 4 akan memiliki bilangan kuantum azimut yang diperbolehkan 0 sampai (n-1). Jadi 0, 1, 2, atau 3. |
Apakah jawaban Anda sudah sama dengan penyelesaian yang ada? Jika sudah Anda dapat lanjutkan ke bilangan kuantum ke empat. Tetapi jika belum, tidak perlu putus asa atau kecewa. Ulangi lagi mempelajari materi tersebut sampai Anda paham, karena kalau tidak paham maka Anda akan mengalami kesulitan memahami berikutnya.
Bagi Anda yang sudah paham, mari kita lanjutkan!
4.
Bilangan Kuantum Spin (s)
Lambang bilangan kuantum spin adalah s yang menyatakan arah rotasi elektron pada porosnya. Ada dua kemungkinan arah rotasi yaitu searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Hal ini seperti berputarnya gasing atau mata uang logam. Pernahkan Anda bermain gasing? Apakah Anda memperhatikan arah berputarnya gasing pada porosnya? Jika belum pernah bermain gasing, cobalah dengan cara lain seperti berikut ini! Letakan uang logam tegak dengan lantai yang dipegang oleh ibu jari dan jari telunjuk. Perhatikan gambar!
|
|
|
Gambar 3 Uang logam yang sedang berputar: (a) ke kanan (b) ke kiri
Setelah koin berdiri tegak, bengkokkan jari telunjuk Anda. Apa yang terjadi? Bagaimana seandainya ibu jari yang di bengkokkan?
Jika Anda melakukan dengan benar, maka pada saat ibu jari telunjuk yang dibengkokkan maka uang logam akan berputar searah jarum jam, sedangkan untuk ibu jari yang dibengkokkan maka uang logam akan berputar berlawanan arah jarum jam.
Begitulah elektron yang berotasi, bila searah jarum jam maka memiliki nilai s=+½ dan dalam orbital dituliskan dengan tanda panah ke atas. Sebaliknya untuk elektron yang berotasi berlawanan arah jarum jam maka memiliki nilai s = -½ dan dalam orbital dituliskan dengan tanda panah ke bawah.
Dari uraian arah rotasi maka kiata dapat mengetahui bahwa dalam satu orbital atau kotak maksimum memiliki 2 elektron.
Marilah kita gabungkan ke empat uraian tentang bilangan kuantum yang telah dipelajari. Perhatikanlah tabel 7.
Tabel 7. Hubungan ke empat bilangan kuantum.
| Kulit | n | l | m | Sub kulit | Gambaran Orbital | Jumlah Orbital | Jumlah Orbital Maksimum | |
| Subkulit | Kulit | |||||||
| K | 1 | 0 | 0 | 1s |
| 1 | 2 | 2 |
| L | 2 | 0 | 0 | 2s |
| 1 | 2 | 8 |
| 1 | -1, 0, +1 | 2p |
| 3 | 6 | |||
| M | 3 | 0 | 0 | 3s |
| 1 | 2 | 18 |
| 1 | -1, 0, +1 | 3p |
| 3 | 6 | |||
| 2 | -2, -1, 0, +1, +2 | 3d |
| 5 | 10 | |||
| N | 4 | 0 | 0 | 4s |
| 1 | 2 | 32 |
| 1 | -1, 0, +1 | 4p |
| 3 | 6 | |||
| 2 | -2, -1, 0, +1, +2 | 4d |
| 5 | 10 | |||
| 3 | -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 | 4f |
| 7 | 14 | |||
Apa yang dapat Anda simpulkan dari tabel 7 ?
Bila kulit atom sama (bilangan kuantum utama sama), subkulit (bilangan kuantum azimut) dan orbital (bilangan kuantum magnetik) serta arah (bilangan kuantum spin) dapat berbeda. Contohnya kulit ke 2 dapat memiliki bilangan kuantum azimut 0 atau 1 dan bilangan kuantum magnetiknya bisa –1, 0 atau +1 sesuai dengan posisi dalam kotak serta memiliki bilangan kuantum spin yang dapat berbeda sesuai arah panahnya.
A.
Azas Aufbau
Azas Aufbau (berasal dari bahasa Jerman yang berarti membangun) menyatakan bahwa :“Pengisian elektron dimulai dari subkulit yang berenergi paling rendah dilanjutkan pada subkulit yang lebih tinggi energinya”.
Berdasarkan ketentuan tersebut maka urutan pengisian (kofigurasi) elektron mengikuti tanda panah pada gambar berikut!
Gambar 10. Diagram Curah Hujan
Perhatikan contoh penulisan konfigurasi elektron dari beberapa atom berikut!
|
| | 1s2 | |||||||
|
| | 1s2 | 2s1 | ||||||
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p1 | |||||
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s1 | ||||
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p1 | |||
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s1 | ||
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s2 | 3d1 | |
|
| | 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s2 | 3d10 | 4p1 |
Dapatkah Anda memahaminya?
Ikutilah langkah-langkah berikut!
| 1.
| Tentukanlah jumlah elektron dari atom unsur tersebut!
Ingatlah penjelasan terdahulu mengenai hal berikut:
|
Perhatikan contoh dengan mengikuti langkah-langkah tersebut!
Atom unsur dengan tanda atom S akan kita buat konfigurasi elektronnya maka:
| 1.
| Nomor atom unsur tersebut = 16
|
| 2. | Jenis subkulit yang dibutuhkan secara urut kita tuliskan sebagian, mulai dari yang paling kiri 1s-2s-2p-3s-3p-4s |
| 3. | Isikan pada subkulit 1s sebanyak 2 elektron. Sisanya isikan pada subkulit 2s sebanyak 2 elektron. Sudah berapa elektron yang Anda masukkan pada subkulit tersebut? Apakah masih ada sisanya? Jika masih, lanjutkan ke subkulit berikutnya!
|
Sehingga konfigurasi elektron untuk atom unsur dengan tanda atom S dapat dituliskan secara berurut sebagai berikut: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Kerjakan latihan berikut untuk lebih memahami langkah-langkah penulisan konfigurasi elektron!
Buatlah konfigurasi elektron untuk atom unsur-unsur dengan tanda atom sebagai berikut:
| 1. |
|
| 2. |
|
| 3. |
|
Penyelesaian:
| 1. |
|
| 2. |
|
| 3. |
|
Dapatkah Anda mengerjakannya?
Jika belum, pelajari kembali langkah-langkah penulisan konfigurasi elektron. Jika Anda sudah benar semuanya, perhatikan konfigurasi elektron untuk atom-atom Sc dan Ga.
Konfigurasi elektron untuk Sc dan Ga adalah sebagai berikut:
| 1. |
|
| 2. |
|
Dapatkah Anda melihat perbedaan konfigurasi elektron ini dengan contoh sebelumnya?
Pada contoh sebelumnya, subkulit dituliskan secara urut sesuai nomor kulitnya, tetapi pada Sc dan Ga setelah 3p adalah 4s bukan 3d. Untuk keteraturan penulisan subkulit 3d ditulis sebelum 4s tetapi pada urutan pengisian orbital subkulit 4s diisi penuh terlebih dahulu, setelah itu barulah subkulit 3d.
Jadi konfigurasi elektron untuk atom Sc dan Ga dapat juga dituliskan sebagai berikut:
| 1. |
|
| 2. |
|
Bagaimana konfigurasi elektron dengan nomor-nomor besar atau banyak?
Unsur - unsur dengan nomor atom besar atau banyak tentunya akan terlihat lebih panjang dan tidak praktis. Untuk itu, konfigurasi elektron atom berelektron banyak dapat disingkat penulisannya dengan penulisan lambang unsur gas mulia yang sesuai.
Konfigurasi elektron gas mulia :
| 1. | 2He: 1s2 |
| 2. | 10Ne: 1s2 2s2 2p6 |
| 3. | 18Ar: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 |
| 4. | 36Kr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 |
| 5. | 54Xe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 |
| 6. | 86Rn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 |
Konfigurasi elektron untuk Ca adalah
Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Dapat Anda singkat penulisannya menjadi seperti berikut ini :
Ca: [Ar] 4s2
Elektron pada atom Argon = 18 sehingga Anda hanya menuliskan subkulit yang berisi elektron sebanyak sisa dari seluruh elektron atom tersebut.
Skema ini digunakan untuk memudahkan dalam menyingkat.
Kerjakanlah latihan berikut untuk dapat menguasai materi tersebut!
Buatlah konfigurasi elektron yang singkat untuk atom unsur dengan tanda atom sebagai berikut :
| 1. |
|
| 2. |
|
| 3. |
|
Penyelesaian:
| 1. |
|
| 2. |
|
| 3. |
|
Penjelasan yang sudah Anda pelajari merupakan konfigurasi elektron untuk atom, bagaimana untuk ion?
Ion bermuatan positip adalah atom netral yang melepaskan sebagaian elektronnya. Elektron yang dilepaskan letaknya pada kulit terluar, sehingga penulisan konfigurasi elektronnya sama dengan atom netralnya dikurangi sebanyak elektron yang dilepaskan. (ingat penulisan kantion dan anion di kelas X)
Contoh:
memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1. Jika berbentuk
ion K+ maka elektron pada kulit terluarnya akan melepas sebanyak 1,
sehingga konfigurasi elektronnya menjadi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.
Bagaimana dengan ion bermuatan negatif?
Ion bermuatam negatip adalah atom netral yang menerima atau menyerap elektron. Elektron yang diterima ini akan menempati orbital dari subkulit terluar yang belum penuh atau maksimum, sehingga penulisan konfigurasi elektronnya sama dengan atom netralnya ditambah dengan elektron yang diterima.
Contoh:
memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p5. Jika berbentuk ion F maka elektron pada kulit terluar akan bertambah sebanyak 1, sehingga konfigurasi elektronnya menjadi 1s2 2s2 2p6.
Kerjakanlah latihan berikut ini untuk mengetahui pemahaman Anda!
Buatlah konfigurasi elektron dari ion berikut!
1. Ca2+ (nomor atom Ca=20)
2. O2- (nomor atom O=8)
Penyelesaian:
| 1. | Ca2+ memiliki elektron 20 – 2 = 18
|
| 2. | O2- memiliki muatan 8 + 2 = 10
|
Hal lain yang harus Anda perhatikan dalam menuliskan konfigurasi elektron adalah kestabilan. Atom akan lebih stabil bila kulit atau subkulit terisi elektron penuh atau setengah penuh.
Contoh:
Konfigurasi elektron yang benar adalah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 bukan 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4. Karena orbital d maksimum berisi 10 elektron maka akan lebih stabil jika orbital d diisi 5 atau 10 elektron.
Bagaimana dengan konfigurasi elektron ?
Mirip halnya dengan maka konfigurasi elektron adalah
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 bukan 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9
Konfigurasi elektron dalam atom selain diungkapkan dengan diagram curah hujan, seringkali diungkapkan dalam diagram orbital. Ungkapan yang kedua akan bermanfaat dalam menentukan bentuk molekul dan teori hibridisasi pada modul berikutnya.
Kita ingat kembali bahwa :
| 1.
| Orbital-orbital dilambangkan dengan kotak
| ||||||
| 4.
| Untuk orbital-orbital yang berenergi sama dilambangkan dengan sekelompok kotak yang bersisian, sedangkan orbital dengan tingkat energi berbeda digambarkan dengan kotak yang terpisah
|
B.
Kaidah Hund
Friedrich Hund (1927), seorang ahli fisika dari Jerman mengemukakan aturan pengisian elektron pada orbital yaitu :
“orbital-orbital dengan energi yang sama, masing-masing diisi lebih dulu oleh satu elektron arah (spin) yang sama atau setelah semua orbital masing-masing terisi satu elektron kemudian elektron akan memasuki orbital-orbital secara urut dengan arah (spin) berlawanan”.
Contoh :
| P2 dituliskan | bukan |
| P4 dituliskan | bukan |
| | bukan pula |
| P5 dituliskan | bukan |
| P6 dituliskan | bukan |
| | bukan pula |
Marilah kita tuliskan konfigurasi elektron dalam bentuk diagram orbital yang sesuai dengan Kaidah Hund!
|
| 1s2 | 2s2 | 2p3 | ||||
| |
|
|
| ||||
|
| 1s2 | 2s2 | 2p4 | ||||
| |
|
|
| ||||
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s2 | 3d5 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p6 | 4s2 | 3d6 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
Supaya Anda lebih paham, kerjakan latihan berikut ini!
Tuliskan konfigurasi elektron dalam bentuk diagram orbital untuk unsur :
, , ,
Penyelesaian:
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p3 | ||
| |
|
|
|
|
| ||
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p4 | ||
| |
|
|
|
|
| ||
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p5 | ||
| |
|
|
|
|
| ||
|
| 1s2 | 2s2 | 2p6 | 3s2 | 3p2 | ||
| |
|
|
|
|
|
C.
Azas Larangan Pauli
W. Pauli (1924) mengemukakan Azas Larangan Pauli “Tidak boleh ada elektron dalam satu atom yang memiliki ke empat bilangan kuantum yang sama”
Marilah kita buktikan pernyataan Pauli dengan contoh seperti ini!
Sebuah atom memiliki 8 elektron pada kulit L. Posisi elektron-elektron tersebut digambarkan dalam orbital sebagai berikut:
|
|
|
Tuliskan ke empat bilangan kuantum yang dimiliki oleh elektron ke-3 dan elektron ke-6 pada subkulit p tersebut!
Bagaimana menyelesaikannya, ikutilah penyelesaian berikut ini!
| v | Elektron ke-3 pada subkulit p dan kulit L
|
| v | Elektron ke-6 hanya berbeda pada arah rotasi dengan elektron ke-3, maka ke empat bilangan kuantum yang dimiliki elektron ke-6 adalah n=2, l =1, m=+1, s=-½ |
Jadi, telah terbukti pernyataan Pauli!
Selanjutnya, silahkan Anda kerjakan latihan berikut ini untuk mengetahui pemahaman yang telah dipelajari!
Suatu atom unsur memiliki nomor atom 15. Tentukan:
1. Konfigurasi elektron berdasarkan uraian di kelas 1
2. Gambaran orbital dari konfigurasi elektron yang telah Anda buat
3. Ke empat bilangan kuantum dari elektron terakhir pada konfigurasi
| | elektron |
Penyelesaian:
| 1. | 15X | K | L | M |
| | | 2 | 8 | 5 |
| 2. | |
|
|
| |
|
|
|
| | | 1s2 | 2s2 | 2p6 | | 3s2 | 3p3 | |
| 3. | Elektron terakhir pada konfigurasi elektron terletak pada subkulit 3p dan kolom terakhir dari gambaran orbital. Secara spesifik digambarkan:
maka ke empat bilangan kuantum tersebut adalah: | |||||
| | n=3
| l=1
| m=+1
| s=+½
| ||
Apakah jawaban Anda telah cocok dengan penyelesaian yang diberikan?
Jika belum, pelajari kembali meteri tersebut! Jika sudah, mari kita lanjutkan ke materi berikutnya!
Pada bagian terakhir dari Kegiatan Belajar 3 ini, marilah kita mempelajari hubungan antara ke empat bilangan kuantum dengan konfigurasi elektron dari unsur dan nomor atomnya untuk menetukan kebolehjadian posisi elektron tertentu dari atom tersebut seperti yang di contohkan berikut ini:
Tentukan harga ke empat bilangan kuantum n, l, m, dan s untuk elektron terakhir dari atom:
1.
2. 2+
Pelajari satu persatu penyelesaian ini sampai Anda paham!
| 1. | Sr mempunyai konfigurasi elektron 36[Kr]5s2
maka nilai ke empat bilangan kuantumnya adalah
|
| 2. |
|
Bagaimana dengan ?
Dapatkah Anda menentukan ke empat bilangan kuantumnya?
Jika Anda mengikuti langkah penyelesaian pada contoh, maka Anda akan memperoleh jawaban sebagai berikut:
n=4, l=1, m=0, s=-½
Selain yang sudah dipelajari, kita juga dapat menentukan nomor atom suatu unsur atau jumlah elektronnya berdasarkan hubungan ke empat bilangan kuantum dengan konfigurasi elektronnya. Pelajarilah dengan seksama contoh berikut!
Contoh:
Atom X dengan n=4, l =2, m=+1, s=+½ maka atom X memiliki jumlah elektron sebanyak…
n = 4 (berarti pada kulit ke-4)
l = 2 (berarti subkulit d)
m = +1 (berarti pada kotak ke-4 sebelah kiri dari 5 kotak yang ada)
s = +½ (arah elektron ke atas)
Jadi konfigurasi dalam bentuk diagram orbital adalah
|
| |
Sehingga konfigurasi elektron dari atom X = 36[Kr]5s24d4 berarti atom ini memiliki 42 elektron dan nomor atomnya adalah 42.
Silahkan dengan cara yang sama Anda coba kerjakan untuk atom dengan n=5, l=1, m=0, s=-½
Apakah Anda memperoleh jawaban seperti ini?
(nomor atom unsur tersebut adalah 53)
.jpg)