Apa konfigurasi elektronik eksternal?

Konfigurasi elektronik, juga disebut struktur elektronik, adalah susunan elektron dalam tingkat energi di sekitar inti atom.

Menurut model atom Bohr yang lama, elektron menempati beberapa level dalam orbit di sekitar nukleus, dari lapisan pertama yang terdekat dengan nukleus, K, hingga lapisan ketujuh, Q, yang merupakan yang terjauh dari nukleus.

Dalam hal model mekanika kuantum yang lebih halus, lapisan KQ dibagi lagi menjadi satu set orbital, yang masing-masing dapat ditempati oleh tidak lebih dari satu pasangan elektron (Encyclopædia Britannica, 2011).

Secara umum, konfigurasi elektronik digunakan untuk menggambarkan orbital atom dalam keadaan dasarnya, tetapi juga dapat digunakan untuk mewakili atom yang telah terionisasi dalam kation atau anion, mengkompensasi kehilangan atau perolehan elektron dalam orbital masing-masing.

Banyak sifat fisik dan kimia dari unsur-unsur dapat dikorelasikan dengan konfigurasi elektroniknya yang unik. Elektron valensi, elektron di lapisan terluar, adalah faktor penentu untuk kimia unsur yang unik.

Konsep dasar konfigurasi elektronik

Sebelum menugaskan elektron suatu atom ke orbital, seseorang harus terbiasa dengan konsep dasar konfigurasi elektronik. Setiap elemen dari Tabel Periodik terdiri dari atom, yang terdiri dari proton, neutron, dan elektron.

Elektron menunjukkan muatan negatif dan ditemukan di sekitar inti atom dalam orbital elektron, yang didefinisikan sebagai volume ruang di mana elektron dapat ditemukan dalam probabilitas 95%.

Keempat jenis orbital yang berbeda (s, p, d, dan f) memiliki bentuk yang berbeda, dan orbital dapat berisi maksimum dua elektron. Orbital p, dyf memiliki sublevel yang berbeda, sehingga mereka mungkin mengandung lebih banyak elektron.

Seperti yang ditunjukkan, konfigurasi elektronik setiap elemen unik untuk posisinya di tabel periodik. Tingkat energi ditentukan oleh periode dan jumlah elektron diberikan oleh nomor atom unsur tersebut.

Orbit pada tingkat energi yang berbeda mirip satu sama lain, tetapi menempati area yang berbeda di ruang angkasa.

Orbital 1s dan orbital 2s memiliki karakteristik orbital (node ​​radial, probabilitas volume bola, mereka hanya dapat mengandung dua elektron, dll.). Tetapi, karena mereka ditemukan dalam tingkat energi yang berbeda, mereka menempati ruang yang berbeda di sekitar nukleus. Setiap orbital dapat diwakili oleh blok spesifik dalam tabel periodik.

Blok s adalah wilayah logam alkali termasuk helium (Grup 1 dan 2), blok d adalah logam transisi (Grup 3 hingga 12), blok p adalah elemen grup utama Grup 13 hingga 18, Dan blok f adalah seri lantanida dan aktinida (Faizi, 2016).

Gambar 1: elemen dari tabel periodik dan periode mereka yang bervariasi sesuai dengan tingkat energi orbital.

Prinsip Aufbau

Aufbau berasal dari kata Jerman "Aufbauen" yang berarti "membangun". Intinya, ketika menulis konfigurasi elektron, kita sedang membangun orbital elektron saat kita bergerak dari satu atom ke atom lainnya.

Saat kita menulis konfigurasi elektronik sebuah atom, kita akan mengisi orbital dengan urutan nomor atom yang semakin meningkat.

Prinsip Aufbau berasal dari prinsip pengecualian Pauli yang mengatakan tidak ada dua fermion (misalnya, elektron) dalam atom. Mereka dapat memiliki set angka kuantum yang sama, sehingga mereka harus "menumpuk" pada tingkat energi yang lebih tinggi.

Bagaimana elektron menumpuk adalah subjek konfigurasi elektron (Prinsip Aufbau, 2015).

Atom yang stabil memiliki elektron sebanyak proton di dalam nukleus. Elektron berkumpul di sekitar nukleus dalam orbital kuantum mengikuti empat aturan dasar yang disebut prinsip Aufbau.

1. Tidak ada dua elektron dalam atom yang berbagi empat bilangan kuantum yang sama n, l, m, dan s.
2. Elektron akan menempati orbital dengan tingkat energi terendah terlebih dahulu.
3. Elektron akan selalu mengisi orbital dengan nomor spin yang sama. Ketika orbital penuh, itu akan dimulai.
4. Elektron akan mengisi orbital dengan jumlah bilangan kuantum n dan l. Orbit dengan nilai yang sama dengan (n + l) akan diisi terlebih dahulu dengan nilai n yang lebih rendah.

Aturan kedua dan keempat pada dasarnya sama. Contoh aturan empat adalah orbital 2p dan 3s.

Orbital 2p adalah n = 2 dan l = 2 dan orbital 3s adalah n = 3 dan l = 1. (N + l) = 4 dalam kedua kasus, tetapi orbital 2p memiliki energi terendah atau nilai terendah n dan akan diisi sebelum Lapisan 3s.

Untungnya, diagram Moeller yang ditunjukkan pada Gambar 2 dapat digunakan untuk mengisi elektron. Grafik dibaca dengan mengeksekusi diagonal dari 1s.

Gambar 2: Diagram Moeller untuk mengisi konfigurasi elektronik.

Gambar 2 menunjukkan orbital atom dan panah mengikuti jalan yang harus diikuti.

Sekarang diketahui bahwa orbitalnya penuh, satu-satunya yang tersisa adalah menghafal ukuran setiap orbital.

Orbital S memiliki 1 nilai kemungkinan _{ml yang} mengandung 2 elektron

Orbital P memiliki 3 kemungkinan nilai _{ml yang} mengandung 6 elektron

Orbital D memiliki 5 nilai kemungkinan _{ml yang} mengandung 10 elektron

Orbital F memiliki 7 nilai kemungkinan _{ml yang} mengandung 14 elektron

Ini semua yang diperlukan untuk menentukan konfigurasi elektronik dari atom yang stabil dari suatu elemen.

Misalnya, ambil unsur nitrogen. Nitrogen memiliki tujuh proton dan karenanya tujuh elektron. Orbital pertama yang harus diisi adalah orbital 1s.

Orbital memiliki dua elektron, sehingga ada lima elektron yang tersisa. Orbital berikutnya adalah orbital 2s dan berisi dua orbital berikutnya. Tiga elektron akhir akan menuju ke orbital 2p yang dapat mengandung hingga enam elektron (Helmenstine, 2017).

Pentingnya konfigurasi elektronik eksternal

Konfigurasi elektron memainkan peran penting dalam menentukan sifat-sifat atom.

Semua atom dari kelompok yang sama memiliki konfigurasi elektronik eksternal yang sama dengan pengecualian nomor atom n, itulah sebabnya mereka memiliki sifat kimia yang sama.

Beberapa faktor kunci yang mempengaruhi sifat-sifat atom meliputi ukuran orbital terbesar yang ditempati, energi orbital energi yang lebih tinggi, jumlah kekosongan orbital dan jumlah elektron dalam orbital energi yang lebih tinggi (Konfigurasi Elektron dan Properties of Atoms, SF).

Sebagian besar sifat atom mungkin terkait dengan tingkat tarikan antara elektron yang lebih eksternal dengan nukleus dan jumlah elektron dalam lapisan elektron terluar, jumlah elektron valensi.

Elektron dari lapisan luar adalah mereka yang dapat membentuk ikatan kimia kovalen, adalah mereka yang memiliki kapasitas untuk mengionisasi untuk membentuk kation atau anion dan mereka yang memberikan keadaan oksidasi pada unsur-unsur kimia (Khan, 2014).

Mereka juga akan menentukan jari-jari atom. Ketika n menjadi lebih besar, jari-jari atom meningkat. Ketika atom kehilangan elektron, akan ada kontraksi jari-jari atom karena penurunan muatan negatif di sekitar nukleus.

Elektron dari lapisan terluar adalah elektron yang diperhitungkan oleh teori ikatan valensi, teori medan kristalin, dan teori orbital molekul untuk mendapatkan sifat-sifat molekul dan hibridisasi ikatan (Bozeman Science, 2013).