Konfigurasi Ion: Algoritma Tiga Langkah

Langkah 1: Mencari Elektron Netral

Jumlah elektron atom netral sama dengan jumlah proton, yang dicari dengan mengurangkan bilangan massa dengan jumlah neutron.

Setiap atom tersusun dari inti (proton dan neutron) serta elektron yang mengitarinya. Hubungan ketiganya dinyatakan oleh rumus dasar:

$$\text{Bilangan Massa} = \text{Jumlah Proton} + \text{Jumlah Neutron}$$

Pada soal, unsur $X$ memiliki bilangan massa 59 dan memuat 31 neutron. Dari informasi ini, kita dapat mencari jumlah proton atau nomor atom ($Z$):

$$Z = 59 - 31 = 28$$

Karena atom mula-mula berada dalam keadaan netral (tidak bermuatan), jumlah elektronnya sama persis dengan jumlah protonnya, yaitu 28 elektron.

Langkah 2: Mengisi Kamar Atom Netral

Berdasarkan aturan Aufbau, subkulit $4s$ diisi penuh terlebih dahulu sebelum elektron memasuki subkulit $3d$ karena tingkat energinya lebih rendah.

Bayangkan pengisian elektron seperti tamu yang melakukan check-in di kamar hotel berjenjang. Tamu (elektron) akan selalu menempati kamar di lantai terendah yang energinya paling santai dan mudah dijangkau.

1. Mengisi lantai dasar hingga lantai tiga awal: Tamu mengisi subkulit secara berurutan: $1s^2$, $2s^2$, $2p^6$, $3s^2$, $3p^6$. Sampai titik ini, sudah tertampung 18 elektron (setara gas mulia Argon). Karena kita memiliki 28 elektron, tersisa 10 elektron lagi yang belum mendapat kamar.

2. Prioritas subkulit $4s$ sebelum $3d$: Meskipun kamar $3d$ berada di lantai 3, lorong menuju kamar $4s$ membutuhkan energi lebih rendah saat atom sedang dibangun. Oleh karena itu, 2 elektron berikutnya masuk ke subkulit $4s$ terlebih dahulu hingga penuh menjadi $4s^2$.

3. Mengisi subkulit $3d$: Sisa 8 elektron akhirnya masuk ke subkulit $3d$, membentuk susunan $3d^8$.

Dengan demikian, konfigurasi elektron lengkap untuk atom netral Nikel ($Z = 28$) adalah:

$$1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^8$$

Mengetahui susunan atom netral ini adalah fondasi wajib sebelum kita menentukan apa yang terjadi saat atom melepaskan elektron.

Langkah 3: Check-out Menjadi Ion

Saat atom transisi membentuk ion positif, elektron selalu dilepaskan dari kulit valensi terluar terlebih dahulu (seperti $4s$), BUKAN dari subkulit yang terakhir diisi ($3d$).

Kembali ke analogi hotel: saat tamu hendak check-out (ionisasi), pihak hotel mengeluarkan tamu dari lantai yang secara fisik letaknya paling luar dari gedung. Di dalam atom, kulit atom ditentukan oleh bilangan kuantum utama ($n$). Subkulit $4s$ terletak pada kulit ke-4 ($n = 4$), sedangkan $3d$ berada pada kulit ke-3 ($n = 3$). Jadi, posisi $4s$ secara spasial lebih jauh dari inti atom.

Saat atom $X$ membentuk ion $X^{2+}$, artinya ada 2 elektron yang dilepas sehingga tersisa $28 - 2 = 26$ elektron:

1. Kedua elektron yang dilepas diambil seutuhnya dari kulit terluar, yaitu $4s^2$.

2. Elektron pada subkulit $3d^8$ tetap aman di tempatnya.

3. Konfigurasi ion $X^{2+}$ menjadi:

   $$1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 3d^8$$

   Inilah alasan mengapa Opsi A benar.