Konfigurasi elektron: Perbedaan antara revisi

[[Berkas:Electron orbitals.svg|rightka|thumbjmpl|350px|Orbital-orbital molekul dan atom elektron]]

Konfigurasi elektron yang pertama kali dipikirkan adalah berdasarkan pada model atom [[Bohr|model Bohr]]. Adalah umum membicarakan kelopak maupun subkelopak walaupun sudah terdapat kemajuan dalam pemahaman sifat-sifat [[mekanika kuantum]] elektron. Berdasarkan [[asas larangan Pauli]], sebuah orbital hanya dapat menampung maksimal dua elektron. Namun pada kasus-kasus tertentu, terdapat beberapa orbital yang memiliki aras energi yang sama (dikatakan ber[[degenerasi]]), dan orbital-orbital ini dihitung bersama dalam konfigurasi elektron.

Para fisikawan dan kimiawan menggunakan notasi standar untuk mendeskripsikan konfigurasi-konfigurasi elektron atom dan molekul. Untuk atom, notasinya terdiri dari untaian label orbital atom (misalnya 1s, 3d, 4f) dengan jumlah elektron dituliskan pada setiap orbital (atau sekelompok orbital yang mempunyai label yang sama). Sebagai contoh, [[hidrogen]] mempunyai satu elektron pada orbital s kelopak pertama, sehingga konfigurasinya ditulis sebagai 1s¹. [[Litium]] mempunyai dua elektron pada subkelopak 1s dan satu elektron pada subkelopak 2s, sehingga konfigurasi elektronnya ditulis sebagai 1s² 2s¹. [[Fosforus]] ([[nomor atom]] 15) mempunyai konfigurasi elektron : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³.

Untuk atom dengan banyak elektron, notasi ini akan menjadi sangat panjang, sehingga notasi yang disingkat sering digunakan. Konfigurasi elektron fosforfosforus, misalnya, berbeda dari [[neon]] (1s² 2s² 2p⁶) hanya pada keberadaan kelopak ketiga. Sehingga konfigurasi elektron neon dapat digunakan untuk menyingkat konfigurasi elektron fosforfosforus. Konfigurasi elektron fosforfosforus kemudian dapat ditulis: [Ne] 3s² 3p³. Konvensi ini sangat berguna karena elektron-elektron pada kelopak terluar sajalah yang paling menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur.

Satu tahun kemudian, [[Edmund Clifton Stoner|E.&nbsp;C.&nbsp;Stoner]] memasukkan bilangan kuantum ketiga [[Arnold Sommerfeld|Sommerfeld]] ke dalam deskripsi kelopak elektron, dan dengan benar memprediksi struktur kelopak sulfur sebagai 2.8.6.<ref>{{cite journal | last = Stoner | first = E.C. | authorlink = Edmund Clifton Stoner | title = The distribution of electrons among atomic levels | journal = [[Philosophical Magazine|Phil. Mag. (6th Ser.)]] | volume = 48 | year = 1924 | pages = 719–36}}</ref> Walaupun demikian, baik sistem Bohr maupun sistem Stoner tidak dapat menjelaskan dengan baik perubahan [[spektroskopi|spektra atom]] dalam [[medan magnet]] ([[efek Zeeman]]).

Bohr sadar akan kekurangan ini (dan yang lainnya), dan menulis surat kepada temannya [[Wolfgang Pauli]] untuk meminta bantuannya menyelamatkan teori kuantum (sistem yang sekarang dikenal sebagai "[[teori kuantum lama]]"). Pauli menyadari bahwa efek Zeeman haruslah hanya diakibatkan oleh elektron-elektron terluar atom. Ia juga dapat menghasilkan kembali struktur kelopak Stoner, namuntetapi dengan struktur subkelopak yang benar dengan pemasukan sebuah bilangan kuantum keempat dan [[asamasas larangan Pauli|asas larangannya]] (1925):<ref>{{cite journal | last = Pauli | first = Wolfgang | authorlink=Wolfgang Pauli | title = Über den Einfluss der Geschwindigkeitsabhändigkeit der elektronmasse auf den Zeemaneffekt | journal = [[Zeitschrift für Physik|Z. Phys.]] | year = 1925 | volume = 31 | pages = 373}} English translation from {{cite journal | last = Scerri | first = Eric R. | url = http://www.chem.ucla.edu/dept/Faculty/scerri/pdf/BJPS.pdf | title = The Electron Configuration Model, Quantum Mechanics and Reduction | journal = Br. J. Phil. Sci. | year = 1991 | volume = 42 | issue = 3 | pages = 309–25}}</ref>

[[Berkas:Klechkowski rule 2.svg|rightka|300px|thumbjmpl|Urutan pengisian orbital-orbital atom mengikuti arah panah.]] Asas ini bekerja dengan baik (untuk keadaan dasar atom-atom) untuk 18 unsur pertama; ia akan menjadi semakin kurang tepat untuk 100 unsur sisanya. Bentuk modern asas Aufbau menjelaskan urutan energi orbital berdasarkan kaidah Madelung, pertama kali dinyatakan oleh [[Erwin Madelung]] pada tahun 1936.<ref name="Madelung"/><ref group="n">Kaidah Madelung kadang-kadang dikenal juga sebagai kaidah Klechkowski, terutama di negara-negara berbahasa PerancisPrancis.</ref>

[[Berkas:Periodic Table structure.svg|rightka|thumbjmpl|300px|Tabel konfigurasi elektron]]

Asas Aufbau begantung pada postulat dasar bahwa urutan energi orbital adalah tetap, baik untuk suatu unsur atau di antara unsur-unsur yang berbeda. Ia menganggap orbital-orbital atom sebagai "kotak-kotak" energi tetap yang mana dapat diletakkan dua elektron. Namun, energi elektron dalam orbital atom bergantung pada energi keseluruhan elektron dalam atom (atau ion, molekul, dsb). Tidak ada "penyelesaian satu elektron" untuk sebuah sistem dengan elektron lebih dari satu, sebaliknya yang ada hanya sekelompok penyelesaian banyak elektron, yang tidak dapat dihitung secara eksak<ref group="n">Elektron merupakan [[partikel identik]], fakta yang kadang-kadang dirujuk sebagai "ketakterbedaan elektron". Penyelesaian satu elektron ke sistem banyak elektron akan mengimplikasikan bahwa elektron-elektron dapat diberdakan satu sama lainnya, namuntetapi terdapat bukti-bukti eksperimen yang membuktikan bahwa itu tidak dapat terjadi. Penyelesaian eksak untuk sistem banyak elektron adalah [[masalah benda-n|masalah benda-''n'']] dengan ''n''&nbsp;≥ 3 (inti atom dihitung sebagai salah satu "badan").</ref> (walaupun terdapat pendekatan matematika yang dapat dilakukan, seperti [[Hartree-Fock|metode Hartree-Fock]]).

Terdapat beberapa pengecualian kaidah Madelung lainnya untuk unsur-unsur yang lebih berat, dan akan semakin sulit untuk menggunakan penjelasan yang sederhana mengenai pengecualian ini. Adalah mungkin untuk memprediksikan kebanyakan pengecualian ini menggunakan perhitungan Hartree-Fock,<ref>{{cite journal | last = Meek | first = Terry L. | coauthors = Allen, Leland C. | title = Configuration irregularities: deviations from the Madelung rule and inversion of orbital energy levels | journal = [[Chemical Physics Letters|Chem. Phys. Lett.]] | volume = 362 | issue = 5–6 | pages = 362–64 | doi = 10.1016/S0009-2614(02)00919-3 | url = http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TFN-46G4S5S-1&_user=961305&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000049425&_version=1&_urlVersion=0&_userid=961305&md5=cef78ae6aced8ded250c6931a0842063 | year = 2002 | access-date = 2008-10-27 | archive-date = 2009-02-06 | archive-url = https://web.archive.org/web/20090206165419/http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TFN-46G4S5S-1&_user=961305&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000049425&_version=1&_urlVersion=0&_userid=961305&md5=cef78ae6aced8ded250c6931a0842063 | dead-url = yes }}</ref> yang merupakan metode pendekatan dengan melibatkan efek elektron lainnya pada energi orbital. Untuk unsur-unsur yang lebih berat, diperlukan juga keterlibatan [[Kimia kuantum relativistik|efek relativitas khusus]] terhadap energi orbital atom, karena elektron-elektron pada kelopak dalam bergerak dengan kecepatan mendekati [[kecepatan cahaya]]. Secara umun, efek-efek relativistik ini<ref>{{GoldBookRef|file=RT07093|title=relativistic effects}}</ref> cenderung menurunkan energi orbital s terhadap orbital atom lainnya.<ref>{{cite journal | first = Pekka | last = Pyykkö | title = Relativistic effects in structural chemistry | journal = [[Chemical Reviews|Chem. Rev.]] |year = 1988 | volume = 88 | pages = 563–94}}</ref>

* [http://www.perfectperiodictable.com/userguide Simplified procedure for deriving electron configurations] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160319010144/http://www.perfectperiodictable.com/userguide |date=2016-03-19 }}