Materi Orbital Atom

Tahukah kamu jika semua materi yang ada di dunia ini tersusun dari atom-atom? Menurut definisinya, atom adalah kumpulan dari sub-atom. Setiap atom akan membentuk sebuah ikatan yang disebut dengan ikatan kimia. Elektron kemudian memiliki peran penting dalam setiap ikatan kimia yang ada. Lebih lanjut mengenai penjelasan terkait orbital atom ini akan disajikan sebagai berikut.

Elektron Valensi

Orbital atom digunakan untuk menunjukkan elektron valensi dan konfigurasi electron dari masing-masing atom. Diketahui susunan elektron paling stabil ada pada golongan gas mulia (VIII A), yaitu helium (He), neon(Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), dan radon (Rn). Susunan elektron yang belum stabil di golongan IA hingga VII A akan menyesuaikan elektron valensinya supaya sama dengan gas mulia.

Teori ini biasa dikenal dengan kaidah duplet (2) seperti He dan oktet (8) seperti Ne, Ar, Kr, Xe dan Rn. Simbol atom yang menunjukkan banyaknya elektron valensi pada masing-masing atom yang dikenal dengan nama struktur lewis.

Elekron valensi biasanya digunakan untuk melihat ikatan yang terbentuk antara atom-atom. Atom Na yang memiliki elektron valensi 1 akan berikatan dengan Cl yang memiliki elektron valensi 7 untuk mencapai kestabilan kaidah oktet, ikatan ini biasanya disebut ikatan ionik yang ditandai adanya logam golongan IA atau IIA yang berikatan dengan atom non logam.

Golongan masing-masing atom menunjukkan elektron valensi dari atom-atom yang berada pada golongan tersebut. Jika suatu atom saling meminjamkan elektronnya untuk dipakai bersama, maka ikatan tersebut dinamakan ikatan kovalen. Ikatan kovalen biasanya terbentuk antara atom non logam dengan atom non logam yang lainnya, yaitu golongan IIIA – VIIA.

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron akan menunjukkan di mana atom tersebut berada dalam tabel periodik, baik dalam menentukan golongan ataupun periode. Untuk mendapatkan data tersebut konfigurasi elektron tersusun atas quantum number yaitu principal (n) untuk menentukan level energi, Angular momentum (l) untuk menentukan bentuk orbital, magnetic (m_l) untuk menentukan orientasi spasial dan degenerasi dan spin (M_s) untuk menentukan electron spin.

Nilai n dimulai dari 0, 1, 2, 3 dan seterusnya, nilai l dimulai dari s(0), p(1), d(2) dan f(3), nilai m_l adalah (–)nilai l sampai (+) nilai l, dan nilai M_s adalah -1/2 (↓) dan +1/2 (↑). Dalam penulisan konfigurasi elektron, biasanya diikuti dengan diagram orbital energi agar lebih mudah memahaminya.

1.  Tata Cara Penulisan Konfigurasi Elektron (Mengikuti Prinsip Aufbau dan Larangan Pauli)

Tata cara penulisan konfigurasi elektron mengikuti prinsip Aufbau dan larangan Pauli. Prinsip Aufbau menyatakan suatu elektron dalam sebuah atom yang di tempatkan di suatu orbital ditulis berdasarkan energi terendah ke energi tertinggi (1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 5s …).

Sedangkan, larangan Pauli menyatakan tidak ada dua elektron yang memiliki empat bilangan kuantum yang sama. Penyingkatan penulisan konfigurasi elektron bisa dilakukan dengan memasukan atom gas mulia pada penulisan konfigurasi elektronnya [He] 2s² 2p². Tata cara pembuatan orbital energi adalah mengisi penuh orbital energi terlebih dahulu dengan +1/2 (↑).

Tabel 1. Penguraian data quantum number pada orbital energi 1s

2. Quantum Number dalam Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron juga digunakan untuk melihat di golongan dan periode manakah suatu atom itu berada. Quantum number l menunjukkan golongan, s dan p berada pada golongan A, sedangkan d dan f berada pada golongan B (logam transisi).

Quantum number n menunjukkan periode di mana atom tersebut berada pada tabel periodik. Konfigurasi elektron dapat menunjukkan nilai elektron valensi, dilihat dari angka yang berada diatas quantum number l.

• Jika nilai l = s, maka angka yang di atas nilai s adalah elektron valensi dari atom tersebut.
• Jika nilai l = p, maka angka yang di atas nilai p dijumlahkan dengan angka yang di atas nilai s adalah elektron valensi dari atom tersebut.
• Jika nilai l = d, maka angka yang di atas nilai d dijumlahkan dengan angka yang diatas nilai s adalah elektron valensi dari atom tersebut.
• Jika nilai l = f maka atom tersebut berada di golongan lantanida dan aktinida di mana elektron valensinya hanya menunjukan kedua golongan tersebut.

Sebagai contoh:

• 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ → atom tersebut memiliki elektron valensi 1
• 1s² 2s² 2p² → atom tersebut memiliki elektron valensi 2 + 2 = 4

Konfigurasi elektron suatu atom dapat berubah jika atom tersebut kehilangan atau bertambah jumlah elektronnya, kejadian ini biasa dikenal dengan ion dari suatu atom. Jika atom berubah menjadi ion positif (+) maka atom tersebut kehilangan 1 elektron sehingga konfigurasi elektronnya pun berkurang 1. Sebaliknya, jika atom berubah menjadi ion negatif (-) maka atom tersebut bertambah 1 elektron sehingga konfigurasi elektronnya pun bertambah 1.

Sebagai contoh:

• Konfigurasi elektron Na 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
• Konfigurasi elektron Na⁺ 1s² 2s² 2p⁶
• Konfigurasi elektron Cl 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
• Konfigurasi elektron Cl^– 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Secara keseluruhan, baik elektron valensi ataupun konfigurasi elektron, bertujuan agar mempermudah kita dalam menentukan ada pada golongan dan periode berapakah suatu atom itu berada. Dalam konfigurasi elektron quantum number yang menjadi simbol untuk menentukan pada golongan dan periode manakah suatu atom itu berada dengan mengikuti prinsip Aufbau dan larangan Pauli.

Sekian penjelasan tentang orbital atom yang penting untuk dipelajari dalam ilmu kimia. Dalam orbital atom ini, elektron valensi dan konfigurasi elektron menjadi pembahasan inti yang sangat berguna untuk menentukan golongan dan periode dari atom.

Sumber:

Atkins, P. (2010). Shriver & Atkins’ Inorganic Chemistry. (5^th ed). New York: W. H. Freeman and Company.

Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G.  (2005). Inorganic Chemistry. (2^nd ed.). England: Pearson Prentice Hall.