Diagram Tingkat Energi

5.3. Diagram Tingkat Energi

Telah disebutkan di atas bahwa angka didepan huruf menunjukkan tingkat energi. Secara skematis tingkat energi tersebut diperlihatkan pada diagram Gb.5.4. berikut ini.

66 Sudaryatno S & Ning Utari S, Mengenal Sifat Material 66 Sudaryatno S & Ning Utari S, Mengenal Sifat Material

er

g 2s i

1s Gb.5.4. Diagram tingkat energi (tanpa skala)

Tingkat energi pertama adalah yang paling rendah; diatasnya, berturut-turut tingkat kedua, ketiga dan seterusnya. Orbital digambarkan dengan kotak-kotak. Perhatikan bahwa di tingkat pertama hanya ada orbital 1s; di tingkat kedua ada 2s dan 2p; di tingkat ketiga 3s, 3p, dan 3d; di tingkat keempat 4s, 4p, 4d, 4f (4d dan 4f tak tergambar). Orbital p (yaitu 2p, 3p, 4p) memiliki tiga kotak yang menunjukkan p x ,p y ,p z , dan masing-masing kotak bisa diisi oleh

2 elektron dengan spin yang berlawanan. Dengan demikian tergambarkan bahwa orbital p mampu menampung 6 elektron. Orbital

d digambarkan dengan lima kotak dan setiap kotak juga bisa menampung 2 elektron. Dengan demikian orbital d mampu menampung 10 elektron

Perhatikan pula bahwa di suatu tingkat energi tertentu, orbital s selalu sedikit lebih rendah dari orbital p. Oleh karena itu terdapat kecenderungan bahwa orbital s akan terisi elektron terlebih dulu sebelum pengisian elektron meningkat ke orbital p. Namun terjadi penyimpangan pada perubahan tingkat energi ketiga ke tingkat keempat; tingkat energi 4s lebih rendah dari 3d. Hal ini terlihat pada perubahan konfigurasi dari Ar (argon) ke K (kalium).

2 2 6 2 Ar: 1s 6 2s 2p 3s 3p K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 kemudian 4s 1 (bukan 3d 1 )

2 2 6 2 6 2 Ca: 1s 2 2s 2p 3s 3p kemudian 4s (bukan 3d ) Sc: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 (orbital 3d baru mulai terisi setelah

4s penuh) Y: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 (dan unsur selanjutnya pengisian 3d sampai penuh)

Pada diagram tingkat energi Gb.5.4., orbital digambarkan dengan kotak-kotak. Orbital p misalnya, digambarkan dengan 3 kotak mewakili orbital p x , p y , p z . Jika kita gambarkan pengisian elektron pada orbitalnya menggunakan kotak-kotak, akan terlihat sebagai berikut:

H: ↑↑↑↑ pengisian 1s; He: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

pemenuhan 1s; Li: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

pengisian 2s;

Be: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ pemenuhan 2s;

B: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↑↑↑ pengisian 2p x dengan 1 elektron;

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↑↑↑ ↑↑↑↑ pengisian 2p y dengan 1 elektron;

C: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

N: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↑↑↑ ↑↑↑↑ ↑↑↑↑ pengisian 2p z dengan 1 elektron; O:

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↑↑↑ ↑↑↑↑ pemenuhan 2p x ; F:

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↑↑↑ pemenuhan 2p y ; Ne: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

pemenuhan 2p z . Perhatikan bahwa pada atom He, orbital 1s terisi penuh. Pada atom Li,

orbital 2s mulai terisi dan menjadi penuh pada Be. Pada atom B orbital 2p x mulai terisi dengan satu elektron; berikutnya pada atom C orbital 2p y terisi satu elektron, dan kemudian pada atom N 2p z terisi satu elektron. Baru kemudian pada atom O orbital 2p x terisi kembali dan penuh. Seterusnya pada atom F 2p y terisi penuh, dan kemudian pada atom Ne 2p z terisi penuh.

Pada atom B, C, dan N terjadi pengisian satu elektron pada orbital 2p x , 2p y , 2p z . Pada atom B, pengisian satu elektron tersebut adalah normal karena seharusnya memang demikian. Akan tetapi pada C bukan 2p x yang terisi untuk menjadi penuh melainkan 2p y yang terisi dengan satu elektron. Demikian pula pada N, 2p z terisi satu elektron. Hal ini terjadi karena pada konfigurasi demikianlah gaya tolak antar elektron dalam

68 Sudaryatno S & Ning Utari S, Mengenal Sifat Material 68 Sudaryatno S & Ning Utari S, Mengenal Sifat Material

Pada orbital d, terjadi pengisian satu elektron sebanyak lima kali, baru kemudian kembali dari awal untuk terjadinya pengisian penuh. Perhatikan contoh berikut.

4d 3 : ↑↑↑↑ ↑↑↑↑ ↑↑↑↑

4d 5 : ↑↑↑↑ ↑↑↑↑ ↑↑↑↑ ↑↑↑↑ ↑↑↑↑ 4d 8 : ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↑↑↑ ↑↑↑↑

Dengan penggambaran dalam kotak, pengisian elektron pada orbitalnya terlihat lebih cermat. Namun dalam penulisan konfigurasi unsur, kita akan tetap menggunakan cara penulisan ringkas yang telah

kita pelajari, misalnya N: 1s 2 2s 2 2p 3 dan O: 1s 2 2s 2 2p 4 ; isian orbital p tidak dirinci dalam tiga orbital namun kita harus mengerti akan hal ini. Tabel 5.2. di akhir bab ini memuat konfigurasi elektron unsur-unsur.