Di sini kita akan memperluas aturan yang digunakan dalam menulis konfigurasi elektron untuk 10 unsur pertama sampai seluruh unsur. Proses ini didasarkan pada prinsip Aufbau. Prinsip Aufbau menyatakan bahwa ketika proton ditambahkan satu per satu ke dalam inti untuk membangun unsur, elektron juga ditambahkan ke orbital atom. Melalui proses ini, kita memperoleh pengetahuan terperinci tentang konfigurasi elektron unsur dasar di bumi. Seperti yang akan kita pelajari nanti, pengetahuan konfigurasi elektron membantu kita untuk memahami dan memprediksi sifat-sifat unsur; hal itu juga menjelaskan mengapa tabel periodik bekerja dengan sangat baik.
Tabel 7.3 memberikan konfigurasi unsur-unsur elektron keadaan-dasar dari H (Z = 1) hingga Rg (Z = 111). Konfigurasi elektron semua unsur kecuali hidrogen dan helium diwakili oleh inti gas mulia, yang menunjukkan dalam kurung unsur gas mulia yang hampir mendahului unsur yang sedang dipertimbangkan, diikuti oleh simbol untuk subkulit berlapis tertinggi di kulit terluar. Perhatikan bahwa konfigurasi elektron dari subkulit berlapis tertinggi di kulit terluar untuk unsur-unsur natrium (Z=11) melalui argon (Z=18) mengikuti pola yang mirip dengan yang dari lithium (Z = 3) melalui neon (Z = 10).
Seperti disebutkan dalam Bagian 7.7, subkulit 4s diisi sebelum subkulit 3d dalam atom banyak elektron (lihat Gambar 7.24). Dengan demikian, konfigurasi elektron kalium (Z = 19) adalah 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹. Karena 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ adalah konfigurasi elektron argon, kita dapat menyederhanakan konfigurasi elektron kalium dengan menulis [Ar] 4s¹, di mana [Ar] menunjukkan “inti argon. ” Demikian pula, kita dapat menulis konfigurasi elektron kalsium (Z = 20) sebagai [Ar] 4s². Penempatan elektron terluar dalam orbital 4s (bukan dalam orbital 3d) kalium sangat didukung oleh bukti eksperimental. Perbandingan berikut juga menunjukkan bahwa ini adalah konfigurasi yang benar. Kimia potasium sangat mirip dengan litium dan natrium, dua logam alkali pertama. Elektron terluar dari litium dan natrium berada dalam orbital s (tidak ada ambiguitas dalam menetapkan konfigurasi elektronnya); oleh karena itu, kita mengharapkan elektron terakhir kalium untuk menempati 4s daripada orbital 3d.
Tabel 7.3 Konfigurasi Unsur-Elektron Keadaan Dasar*
Unsur-unsur dari skandium (Z = 21) ke tembaga (Z=29) adalah logam transisi. Logam transisi memiliki subkulit yang tidak lengkap atau mudah menghasilkan kation yang memiliki subkulit yang tidak lengkap. Pertimbangkan seri logam transisi pertama, dari skandium hingga tembaga. Dalam seri ini elektron tambahan ditempatkan dalam orbital 3d, sesuai dengan aturan Hund. Namun, ada dua penyimpangan. Konfigurasi elektron kromium (Z = 24) adalah [Ar] 4s¹3d⁵ dan bukan [Ar] 4s²3d⁴, seperti yang kita duga. Terobosan serupa dalam pola diamati untuk tembaga, yang konfigurasi elektronnya adalah [Ar] 4s¹3d¹⁰ daripada [Ar] 4s²3d⁹. Alasan ketidakberesan ini adalah karena stabilitas yang sedikit lebih besar dikaitkan dengan sub-setengah-setengah (3d⁵) dan benar-benar setengah-penuh (3d¹⁰). Elektron dalam subkulit yang sama (dalam hal ini, orbital d) memiliki energi yang sama tetapi distribusi spasial yang berbeda. Akibatnya, mereka melindungi satu sama lain relatif kecil, dan elektron lebih kuat tertarik oleh inti ketika mereka memiliki konfigurasi 3d⁵. Menurut aturan Hund, diagram orbital untuk Cr adalah
Dengan demikian, Cr memiliki total enam elektron tidak berpasangan. Diagram orbital untuk tembaga adalah
Sekali lagi, stabilitas ekstra diperoleh dalam kasus ini dengan memiliki sub kulit 3d sepenuhnya terselesaikan. Secara umum, sub kulit setengah-penuh dan benar-benar berlapis memiliki stabilitas ekstra.
Untuk unsur Zn (Z = 30) hingga Kr (Z = 36), subkulit 4s dan 4p semuanya mudah. Dengan rubidium (Z = 37), elektron mulai memasuki tingkat energi n = 5.
Konfigurasi elektron dalam seri logam transisi kedua [yttrium (Z = 39) menjadi perak (Z = 47)] juga tidak beraturan, tetapi kita tidak akan peduli dengan perinciannya di sini.
Periode keenam dari tabel periodik dimulai dengan sesium (Z = 55) dan barium (Z = 56), yang konfigurasi elektronnya adalah [Xe] 6s¹ dan [Xe] 6s², masing-masing. Selanjutnya kita sampai pada lantanum (Z = 57). Dari Gambar 7.24 kita berharap bahwa setelah memasang orbital 6s kita akan menempatkan elektron tambahan dalam orbital 4f. Pada kenyataannya, energi orbital 5d dan 4f sangat dekat; pada kenyataannya, untuk lantanum 4f sedikit lebih tinggi dalam energi daripada 5d. Dengan demikian, konfigurasi elektron lantanum adalah [Xe] 6s²5d¹ dan bukan [Xe] 6s²4f¹.
Lantanum berikutnya adalah 14 unsur yang dikenal sebagai lantanida, atau deret tanah jarang [serium (Z = 58) hingga lutetium (Z=71)]. Logam tanah jarang memiliki subkulit 4f tidak lengkap atau mudah menimbulkan kation yang memiliki subkulit 4f tidak lengkap. Dalam seri ini, elektron yang ditambahkan ditempatkan dalam orbital 4f. Setelah sub kulit 4f sepenuhnya diisi, elektron berikutnya memasuki sub kulit 5d lutetium. Perhatikan bahwa konfigurasi elektron gadolinium (Z = 64) adalah [Xe] 6s²4f⁷5d¹ daripada [Xe] 6s²4f⁸. Seperti halnya kromium, gadolinium memperoleh stabilitas ekstra dengan memiliki subkulit setengah-penuh (4f⁷).
Seri logam transisi ketiga, termasuk lantanum dan hafnium (Z=72) dan memanjang melalui emas (Z=79), ditandai dengan pemasangan subkulit 5d. Dengan Hg (Z=80), orbital 6s dan 5d kini telah diisi. Sub kulit 6p berikutnya, yang membawa kita ke radon (Z = 86).
Baris unsur terakhir adalah seri aktinida, yang dimulai di thorium (Z=90). Sebagian besar unsur-unsur ini tidak ditemukan di alam tetapi telah disintesis.
Dengan beberapa pengecualian, Anda harus bisa menulis konfigurasi elektron dari unsur apa pun, menggunakan Gambar 7.24 sebagai panduan. Unsur-unsur yang membutuhkan perlakuan khusus adalah logam transisi, lantanida, dan aktinida. Seperti yang telah kita catat sebelumnya, pada nilai yang lebih besar dari bilangan kuantum utama n, urutan subkulit dapat mengisi terbalik dari satu unsur ke unsur berikutnya. Gambar 7.28 mengelompokkan unsur sesuai dengan jenis subkulit tempat elektron terluar ditempatkan.
Contoh 7.11
Tulis konfigurasi konfigurasi keadaan dasar untuk (a) sulfur (S) dan (b) paladium (Pd), yang diamagnetik.
(a)Strategi
Berapa banyak elektron dalam atom S (Z=16)? Kita mulai dengan n = 1 dan melanjutkan ke beberapa orbital dengan urutan yang ditunjukkan pada Gambar 7.24. Untuk setiap nilai 𝓁, kita menetapkan nilai yang mungkin dari mℓ. Kita dapat menempatkan elektron dalam orbital sesuai dengan prinsip pengecualian Pauli dan aturan Hund dan kemudian menulis konfigurasi elektron. Tugas ini disederhanakan jika kita menggunakan inti gas mulia yang mendahului S untuk elektron bagian dalam.
Penyelesaian
Belerang memiliki 16 elektron. Inti gas mulia dalam hal ini adalah [Ne]. (Ne adalah gas mulia pada periode sebelum sulfur.) [Ne] mewakili 1s²2s²2p⁶. Ini memberitahu kita 6 elektron untuk mengisi subkulit 3s dan sebagian mengisi subkulit 3p. Dengan demikian, konfigurasi elektron S adalah 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ atau [Ne] 3s²3p⁴.
(b)
Strategi
Kita menggunakan pendekatan yang sama seperti pada (a). Apa artinya mengatakan bahwa Pd adalah unsur diamagnetik?
Penyelesaian
Paladium memiliki 46 elektron. Inti gas mulia dalam hal ini adalah [Kr]. (Kr adalah gas mulia pada periode paladium sebelumnya.) [Kr] mewakili
1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶
10 elektron sisanya didistribusikan di antara orbital 4d dan 5s. Tiga pilihan tersebut adalah (1) 4d¹⁰, (2) 4d⁹5s¹, dan (3) 4d⁸5s². Karena paladium diamagnetik, semua elektron berpasangan dan konfigurasi elektronnya seharusnya
1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶4d¹⁰
atau hanya [Kr] 4d¹⁰. Konfigurasi dalam (2) dan (3) keduanya mewakili unsur paramagnetik.
Periksa
Untuk mengkonfirmasi jawabannya, tulis diagram orbital untuk (1), (2), dan (3).
Latihan
Tulis konfigurasi elektron keadaan dasar untuk fosfor (P).
Ulasan Konsep
Identifikasi atom yang memiliki konfigurasi elektron keadaan dasar berikut: [Ar] 4s²3d⁶
No comments:
Post a Comment
Note: Only a member of this blog may post a comment.