Harus sobat Materi Kimia SMA ketahui bahwa, berdasarkan pengamatan,
orbital yang terisi penuh dan terisi setengah penuh menunjukkan kondisi yang relatif stabil. Hal tersebut terjadi terutama bagi atom unsur-unsur
gas mulia dan unsur-unsur transisi.
|
Contoh:
Atom-atom unsur gas
mulia relatif stabil disebabkan orbital kulit valensinya terisi penuh oleh
elektron.
2He : 1s2
10Ne : 1s2 2s2
2p6
18Ar : 1s2 2s2
2p6 3s2 3p6
36Kr : 1s2 2s2
2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
4p6
|
Hasil pengamatan menunjukkan bahwa unsur-unsur
dengan orbital kulit valensi terisi setengah penuh relatif stabil.
|
Contoh:
Konfigurasi elektron
atom 24Cr dapat ditulis sebagai berikut:
(a) 24Cr :
[Ar] 3d5 4s1
(lebih stabil).
(b) 24Cr :
[Ar] 3d4 4s2
|
Menurut data empirik, konfigurasi elektron
pertama (a) relatif lebih stabil daripada konfigurasi elektron kedua (b),
mengapa? Pada konfigurasi elektron (a), orbital 3d terisi lima elektron dan
orbital 4s terisi satu elektron, keduanya setengah penuh. Pada konfigurasi
elektron (b), walaupun orbital 4s terisi penuh, tetapi orbital 3d tidak terisi
setengah penuh sehingga kurang stabil.
Konfigurasi Elektron Unsur-Unsur Transisi
Pada diagram tingkat energi orbital, orbital
4s memiliki energi lebih rendah daripada orbital 3d. Akibatnya, dalam
konfigurasi elektron unsur-unsur utama orbital 4s dihuni terlebih dahulu.
Pada unsur-unsur transisi pertama, elektron
kulit terluar menghuni orbital-d dan orbital-s, yakni ns (n–1)d. Jika mengikuti
aturan tersebut, orbital ns dihuni terlebih dahulu baru menghuni orbital
(n–1)d. Apakah konfigurasi elektron untuk unsur-unsur transisi seperti itu?
Jika demikian, elektron akan mudah lepas ketika unsur transisi membentuk kation
(bersenyawa) berasal dari orbital (n–1)d.
Berdasarkan data empirik, diketahui bahwa semua unsur transisi ketika membentuk
kation melepaskan elektron valensi dari orbital ns. Jika muatan kation yang
dibentuknya lebih tinggi maka elektron dari orbital (n–1)d dilepaskan. Data
berikut ini artinya, elektron terluar berasal dari orbital ns.
Fakta empirik:
1. Mangan dapat membentuk kation Mn2+ (MnCl2) dan
Mn7+ (KMnO4)
2. Besi dapat membentuk kation Fe2+ (FeSO4) dan Fe3+
(FeCl3)
3. Tembaga dapat membentuk kation Cu+ (CuCl) dan Cu2+
(CuSO4).
Konfigurasi elektronnya:
1. 25Mn : [Ar] 3d5 4s2
2. 26Fe : [Ar] 3d6 4s2
3. 29Cu : [Ar] 3d10 4s1
Jika fakta empirik dan konfigurasi elektronnya dihubungkan maka Anda
dapat mengatakan Mn2+ dibentuk melalui pelepasan 2 elektron dari orbital
4s. Ion Fe2+ dibentuk dengan melepaskan 2 elektron dari orbital 4s, demikian
juga ion Cu+. Bagaimana menjelaskan data empirik ini?
Berdasarkan hasil perhitungan dan pengukuran, energi orbital dapat disimpulkan
sebagai berikut.
1) Unsur-unsur ringan dengan nomor atom 1 (H)
sampai dengan 20 (Ca) memiliki konfigurasi elektron sebagaimana uraian
tersebut.
2) Untuk unsur-unsur berat dengan nomor atom
21 ke atas, terjadi transisi energi orbital.
Apa yang dimaksud transisi energi orbital? Setelah orbital 4s terisi penuh
(atom 20Ca) maka elektron mulai mengisi orbital 3d (21Sc
– 30Zn). Dalam keadaan tidak terhuni, orbital 3d memiliki energi
lebih tinggi dari 4s. Akan tetapi, ketika orbital 3d terhuni elektron maka
energi orbital 3d turun drastis dan mencapai kestabilan dengan energi yang lebih
rendah daripada orbital 4s. Dengan demikian, mudah dipahami bahwa orbital
paling luar dari kulit valensi adalah orbital ns, bukan orbital (n-1)d. Gejala
ini berlaku untuk semua atom-atom unsur dengan nomor atom di atas 20.
Apakah sobat dapat memahami materi kimia kelas XI tentang Kestabilan Konfigurasi Elektron ini? Materi selanjutnya yang akan sobat
pelajari yaitu Hubungan Konfigurasi Elektron dan Tabel Periodik
