Membaca Alamat Elektron & Menghitung Orbital
Membaca 'Alamat' Elektron
Sebelum kita bisa menghitung sesuatu, kita harus tahu dulu "bahasa" yang dipakai kimia untuk menyebut lokasi elektron. Karena kamu sudah tahu kalau elektron itu tinggal di dalam atom yang berlapis-lapis (punya kulit, subkulit, dan orbital), sekarang kita beri "nama jalan" atau alamat resminya.
Dalam penulisan konfigurasi elektron kuantum, sebuah alamat ditulis dengan format angka-huruf-pangkat, misalnya $3p^6$. Apa arti masing-masing komponennya?
Setiap bagian dari notasi itu punya makna hierarkis:
Angka depan (contoh: 3) menunjukkan Kulit Utama. Makin besar angkanya, letaknya makin luar dari inti atom.
Huruf (contoh: p) menunjukkan jenis Subkulit. Huruf ini juga mengisyaratkan berapa banyak "kotak" (orbital) yang tersedia di dalamnya. Ingat pakem ini:
s = 1 kotak
p = 3 kotak
d = 5 kotak
f = 7 kotak
Angka pangkat (contoh: 6) menunjukkan Total Elektron yang sedang menyewa kotak-kotak di subkulit tersebut. Ingat, satu kotak maksimal hanya bisa diisi 2 elektron.
Jadi, notasi $3p^6$ hanyalah cara singkat (versi teks) untuk menggambarkan 3 kotak yang semuanya penuh terisi oleh 6 elektron.
Aturan 'Duduk' di Kotak
Sekarang kita tahu cara baca alamatnya. Tapi saat tamu (elektron) berdatangan, mereka nggak bisa asal masuk kamar! Ada dua aturan utama pengisian elektron.
Pertama, Prinsip Aufbau. Elektron itu "malas", mereka selalu mencari posisi dari energi terendah dulu sebelum naik ke tingkat yang lebih tinggi. Urutannya begini: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, baru 3d, dan seterusnya.
Kedua, ini yang paling sering mengecoh: Kaidah Hund. Saat elektron masuk ke subkulit yang punya banyak kotak (seperti subkulit $d$ yang punya 5 kotak), bagaimana cara mereka mengisi kotak-kotak tersebut?
Faktanya, elektron punya muatan negatif yang saling tolak-menolak. Kalau ada banyak kotak kosong yang energinya setara, mereka lebih suka duduk sendirian dulu. Mereka baru mau berpasangan (berbagi kotak yang sama) KALAU semua kotak yang ada sudah terisi minimal satu elektron.
Jadi pada $3d^2$, kedua elektron tersebut akan mengisi dua kotak yang berbeda, masing-masing sendirian. Hasilnya? Ada 2 kotak/orbital yang "terisi".
Bayangkan ada 3 elektron yang mau masuk ke subkulit 'p' (yang punya 3 kotak). Berdasarkan Kaidah Hund, apa yang akan terjadi?
- A. Semua elektron langsung masuk ke 1 kotak saja sampai penuh.
- B. Elektron bebas memilih kotak mana saja secara acak asalkan berpasangan.
- C. Setiap elektron mengisi kotak yang berbeda secara mandiri dulu sebelum mulai berpasangan.
- D. Elektron menolak masuk ke subkulit p jika subkulit s belum terisi 3 elektron.
Jawaban: C. Setiap elektron mengisi kotak yang berbeda secara mandiri dulu sebelum mulai berpasangan.
Kaidah Hund menyatakan elektron akan meminimalkan tolakan dengan cara menempati orbital (kotak) kosong secara sendirian dulu. Jika semua sudah terisi satu, barulah mereka berpasangan.
Menurut Kaidah Hund, elektron mengisi orbital yang setingkat energinya secara mandiri (sendiri-sendiri) terlebih dahulu sebelum berpasangan.
Menyusun 22 Elektron Titanium
Mari kita terapkan aturan-aturan tadi untuk menyusun 22 elektron milik atom Titanium ($_{22}\text{Ti}$). Ingat, kita membagi-bagikan 22 elektron ini dari tingkat energi yang paling rendah ke yang lebih tinggi sesuai Prinsip Aufbau.
Total kita sudah membagikan 22 elektron. Susunan lengkapnya (konfigurasi elektronnya) menjadi: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^2$
Elektron-elektron inilah yang menentukan sifat kimia dari logam Titanium yang sering dipakai buat bahan pesawat ruang angkasa itu!