Energi elektron dalam suatu orbital ditentukan oleh berbagai bilangan seperti bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuantum magnetik (m). Energi perputaran elektron pada sumbunya ditentukan oleh bilangan kuantum spin (s).

 

Bilangan kuantum utama (n), berharga 1, 2, 3, 4, ... dan seterusnya. Bilangan kuantum ini sesuai dengan kulit-kulit elektron dalam suatu atom, dengan demikian bilangan kuantum utama menunjukkan nomor kulit lintasan elektron.

 

Bilangan kuantum azimuth (l), berharga 0, 1, 2, 3, ... (n - 1). Bilangan kuantum ini menunjukkan subkulit (sublintasan) dimana elektron bergerak dan juga menentukan bentuk orbital.

 

  subkulit l = 0 disebut juga orbital s (sharp)

  subkulit l = 1 disebut juga orbital p (principle)

  subkulit l = 2 disebut juga orbital d (diffuse)

  subkulit l = 3 disebut juga orbital f (fundamental)

 

Hubungan harga n dengan l adalah harga l mulai dari 0 sampai dengan n-1:

n = 1 mempunyai harga l = 0, ... (1 - 1) = 0

Kulit ke-1 mempunyai subkulit, yaitu:

• subkulit l = 0 atau orbital 1s

n = 2 mempunyai harga l = 0, ... (2 - 1) = 0, 1

Kulit ke-2 mempunyai 2 subkulit, yaitu:

• subkulit l = 0 atau orbital 2s
• subkulit l = 1 atau orbital 2p

n = 3 mempunyai harga l = 0, ... (3 - 1) = 0, 1, 2

Kulit ke-3 mempunyai 3 subkulit, yaitu:

• subkulit l = 0 atau orbital 3s
• subkulit l = 1 atau orbital 3p
• subkulit l = 2 atau orbital 3d

n = 4 mempunyai harga l = 0, ... (4 - 1) = 0, 1, 2, 3

Kulit ke-4 mempunyai 4 subkulit, yaitu:

• subkulit l = 0 atau orbital 4s
• subkulit l = 1 atau orbital 4p
• subkulit l = 2 atau orbital 4d
• subkulit l = 3 atau orbital 4f

 

Bilangan kuantum magnetik (m), berharga -l, ..., 0, ... +l.

Bilangan kuantum ini menentukan kedudukan atau orientasi orbital.

Contoh:

Untuk n = 3 maka harga l = 0, 1, 2, jadi:

l = 0 (orbital s), harga m = 0 berarti mempunyai 1 tingkat energi atau 1 orbital.

l = 1 (orbital p), harga m = -1, 0, +1, berarti mempunyai 3 tingkat energi setingkat atau 3 orbital

yaitu: px, py, dan pz.

l = 2 (orbital d), harga m = -2, -1, 0, +1, +2 berarti mempunyai 5 tingkat energi yang setingkat

atau 5 orbital yaitu: dx - y, dy - z, dx - z, dx²-y², dz².

l = 3 (orbital f), harga m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 berarti mempunyai 7 tingkat energi yang

setingkat atau 7 orbital.

 

Penasaran dengan bentuk orbital? Klik link di bawah ini!!!

http://www.youtube.com/watch?v=K-jNgq16jEY

 

Bilangan kuantum spin (s), berharga + dan - (kemungkinan putar kanan = + dan kemungkinan putar kiri = - ). Bilangan kuantum ini memberikan gambaran tentang arah perputaran elektron pada sumbunya sendiri. Setiap m mempunyai harga s = + dan s = - .

 

 

Tabel Kesimpulan Harga Masing-masing Bilangan Kuantum

 

 

 

 

Konfigurasi Elektron dan Diagram Orbital

 

Konfigurasi elektron dalam atom menggambarkan lokasi semua elektron menurut orbital-orbital yang ditempati. Pengisian elektron dalam orbital-orbital mengikuti kaidah-kaidah berikut.

 

1. Kaidah Penentuan Konfigurasi Elektron

Dalam penulisan konfigurasi elektron dan diagram orbital perlu berlandaskan pada tiga prinsip utama yaitu azas Aufbau, aturan Hund, dan azas larangan Pauli.

 

a. Azas Aufbau

"Pengisian elektron dimulai dari subkulit yang berenergi paling rendah dilanjutkan pada subkulit yang lebih tinggi energinya". Hal ini dijelaskan melalui animasi tentang azas Aufbau sebagai berikut.

 

 

Jadi urutan pengisian elektron dari tingkat energi yang paling rendah menuju tingkat energi yang lebih tinggi adalah sebagai berikut. 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s dan seterusnya.

 

b. Aturan Hund

Aturan ini menyatakan bahwa: "orbital-orbital dengan energi yang sama, masing-masing diisi lebih dulu oleh satu elektron arah (spin) yang sama dahulu kemudian elektron akan memasuki orbital-orbital secara urut dengan arah (spin) berlawanan atau dengan kata lain dalam subkulit yang sama semua orbital masing-masing terisi satu elektron terlebih dengan arah panah yang sama kemudian sisa elektronnya baru diisikan sebagai elektron pasangannya dengan arah panah sebaliknya". Hal ini dijelaskan dengan animasi kaidah Hund sebagai berikut.

 

 

 

c. Azas Larangan Pauli

Azas larangan Pauli menyatakan bahwa "tidak ada dua elektron dalam satu atom yang boleh mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama". Sebagai ilustrasi untuk dua orbital yang sama akan memiliki kemungkinan mempunyai 3 bilangan kuantum yang sama misalnya n, l, m yang sama, maka dengan demikian, yang dapat membedakan kedua orbital tersebut hanya bilangan kuantum spin (s). Setiap orbital hanya dapat berisi 2 elektron dengan arah putar (spin) yang berlawanan. Hal ini dijelaskan melalui simulasi azas larangan Pauli sebagai berikut.

 

 

 

2. Penentuan Konfigurasi Elektron dan Elektron Valensi

Seperti yang telah anda ketahui sebelumnya tata letak elektron dalam atom disebut sebagai konfigurasi elektron, sedangkan elektron yang dapat digunakan untuk berikatan kimia atau elektron yang terletak pada kulit terluar disebut elektron valensi. Penerapan kaidah penentuan konfigurasi elektron diperjelas melalui animasi penentuan konfigurasi elektron. Dalam lambang atom terdapat nomor massa dan nomor atom, yang digunakan dalam konfigurasi elektron adalah nomor atom. Perhatikan simulasi di bawah ini!

 

 

 

 

Konfigurasi Elektron Orbital Penuh dan Setengah Penuh

 

Ada konfigurasi elektron yang tidak sesuai dengan aturan, misalnya pada Cr dan Cu. Hal ini menggambarkan sifat unsur-unsur tersebut dan berkaitan dengan kestabilan elektron pada konfigurasinya. Berdasarkan hal tersebut, konfigurasi elektron ada yang mempunyai orbital penuh dan orbital setengah penuh, kedua konfigurasi ini relatif lebih stabil.

 

 

Konfigurasi Elektron Ion

 

Terbentuknya ion pada suatu atom akibat penambahan dan pengurangan elektronnya. Konfigurasi elektronnya dapat ditulis seperti contoh berikut.