Alamat Spesifik Elektron Atom
Ion vs Atom Netral
Konfigurasi yang diberikan di soal adalah milik ion, jadi kita harus mengembalikannya ke atom netral dulu. Soal secara spesifik menanyakan harga keempat bilangan kuantum dari elektron valensi atom X, bukan kation $\text{X}^+$. Tanda positif ($+$) pada kation menandakan bahwa atom tersebut telah melepaskan satu elektron.
Ion $\text{X}^+$ memiliki konfigurasi $1\text{s}^2 2\text{s}^2 2\text{p}^6$, yang berarti terdapat $2 + 2 + 6 = 10$ elektron. Supaya kembali menjadi atom netral X, kita perlu mengembalikan $1$ elektron yang hilang ke tingkat energi berikutnya yang tersedia menurut prinsip Aufbau:
$$\text{Jumlah elektron atom X} = 10 + 1 = 11\text{ elektron}$$
Konfigurasi elektron atom netral X menjadi $1\text{s}^2 2\text{s}^2 2\text{p}^6 3\text{s}^1$. Elektron valensi berada pada subkulit $3\text{s}$.
Lantai dan Tipe Kamar
Bilangan kuantum utama ($n$) menentukan nomor kulit, dan azimut ($l$) menentukan jenis subkulitnya. Bayangkan struktur atom seperti sebuah alamat hotel elektron: nomor kulit adalah nomor Lantai, sedangkan subkulit adalah Tipe Kamar tempat elektron menginap.
Elektron valensi atom netral X terletak pada subkulit $3\text{s}^1$. Mari kita uraikan dua bagian pertama dari alamatnya:
Nomor Lantai (Kulit): Angka di depan subkulit adalah $3$, sehingga bilangan kuantum utama bernilai $n = 3$.
Tipe Kamar (Subkulit): Hurufnya adalah $\text{s}$. Setiap tipe subkulit memiliki nilai numerik bilangan kuantum azimut ($l$) yang tetap:
$\text{s}$ = Standard $\rightarrow l = 0$
$\text{p}$ = Premium $\rightarrow l = 1$
$\text{d}$ = Deluxe $\rightarrow l = 2$
$\text{f}$ = Family $\rightarrow l = 3$
Karena elektron valensi berada pada subkulit $\text{s}$, nilai azimutnya adalah $l = 0$. Menjawab $l = 1$ (seperti pada Opsi C dan Opsi E) merupakan kekeliruan karena nilai $l = 1$ menunjuk ke subkulit $\text{p}$, bukan $\text{s}$.
Tentukan benar atau salah pernyataan berikut mengenai nilai bilangan kuantum azimut ($l$)!
- Subkulit d memiliki nilai l = 2. — Benar
- Subkulit p memiliki nilai l = 0. — Salah
Subkulit d memiliki nilai azimut l = 2 (urutan: s = 0, p = 1, d = 2, f = 3). Nilai l = 0 adalah milik subkulit s, sedangkan subkulit p bernilai l = 1.
Hafalan nilai bilangan kuantum azimut untuk tipe subkulit
Kamar Spesifik dan Posisi Kasur
Bilangan magnetik ($m$) digambar sebagai kotak-kotak sesuai jenis subkulit, dan spin ($s$) adalah arah panah elektron. Setelah mengetahui Lantai ($n$) dan Tipe Kamar ($l$), kita perlu menentukan nomor kamar spesifik di dalam lorong serta bagaimana elektron menempati kasurnya.
Jumlah kamar (orbital) pada setiap tipe subkulit bernilai $-l \dots 0 \dots +l$:
Tipe Standard ($\text{s}$, dengan $l = 0$) hanya memiliki $1$ kamar orbital, yaitu $m = 0$.
Tipe Premium ($\text{p}$, dengan $l = 1$) memiliki $3$ kamar orbital berturut-turut bernilai $m = -1, 0, +1$.
Tipe Deluxe ($\text{d}$, dengan $l = 2$) memiliki $5$ kamar orbital ($-2, -1, 0, +1, +2$).
Menurut aturan Hund dan larangan Pauli, setiap kamar orbital dapat diisi maksimal dua elektron dengan arah berlawanan. Elektron pertama yang masuk ke kamar diisi menghadap ke atas dengan nilai spin positif ($s = +\frac{1}{2}$). Elektron pasangannya (elektron kedua) menghadap ke bawah dengan nilai spin negatif ($s = -\frac{1}{2}$).
Pada elektron valensi $3\text{s}^1$, hanya ada satu elektron di subkulit $\text{s}$. Elektron tunggal ini menempati satu-satunya kamar yang tersedia ($m = 0$) dengan arah panah menghadap ke atas ($s = +\frac{1}{2}$). Pilihan pada Opsi A ($s = -\frac{1}{2}$) tidak tepat untuk elektron valensi atom X, karena arah panah ke bawah hanya terjadi jika kamar tersebut sudah terisi penuh oleh sepasang elektron (seperti pada $2\text{s}^2$ atau $3\text{s}^2$).