Bagaimana Melakukan Diagram Orbital

Diagram orbital elektron dan konfigurasi tertulis memberi tahu Anda orbital mana yang terisi dan mana yang terisi sebagian untuk atom apa pun. Jumlah elektron valensi berdampak pada sifat kimianya, dan urutan spesifik dan Sifat-sifat orbital penting dalam fisika, sehingga banyak siswa yang harus menguasai dasar. Kabar baiknya adalah bahwa diagram orbital, konfigurasi elektron (baik dalam bentuk singkat maupun lengkap) dan diagram titik untuk elektron sangat mudah dipahami setelah Anda memahami beberapa dasar.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Konfigurasi elektron memiliki format: 1s² 2 detik² 2p⁶. Angka pertama adalah bilangan kuantum utama (n) dan huruf tersebut mewakili nilai l (bilangan kuantum momentum sudut; 1 = s, 2 = p, 3 = d dan 4 = f) untuk orbital, dan nomor superscript memberitahu Anda berapa banyak elektron dalam orbital tersebut. Diagram orbital menggunakan format dasar yang sama, tetapi alih-alih angka untuk elektron, diagram tersebut menggunakan panah dan, serta memberikan setiap orbital garisnya sendiri, untuk mewakili putaran elektron juga.

Konfigurasi elektron dinyatakan melalui notasi yang terlihat seperti ini: 1s² 2 detik² 2p¹. Pelajari tiga bagian utama dari notasi ini untuk memahami cara kerjanya. Angka pertama memberi tahu Anda "tingkat energi", atau bilangan kuantum utama (n). Huruf kedua memberi tahu Anda nilai (l), bilangan kuantum momentum sudut. Untuk l = 1, hurufnya adalah s, untuk l = 2 itu p, untuk l = 3 itu d, untuk l = 4 itu f dan untuk angka yang lebih tinggi itu meningkat menurut abjad dari titik ini. Ingat bahwa orbital s berisi maksimal dua elektron, orbital p maksimal enam, d maksimal 10 dan f maksimal 14.

Prinsip Aufbau memberi tahu Anda bahwa orbital berenergi terendah terisi terlebih dahulu, tetapi urutan spesifiknya tidak berurutan dengan cara yang mudah diingat. Lihat Sumberdaya untuk diagram yang menunjukkan urutan pengisian. Perhatikan bahwa tingkat n = 1 hanya memiliki orbital s, tingkat n = 2 hanya memiliki orbital s dan p, dan tingkat n = 3 hanya memiliki orbital s, p dan d.

Aturan-aturan ini mudah digunakan, jadi notasi untuk konfigurasi skandium adalah:

1 detik² 2 detik² 2p⁶ 3 detik² 3p⁶ 4s² 3d¹

Yang menunjukkan bahwa seluruh tingkat n = 1 dan n = 2 sudah penuh, tingkat n = 4 telah dimulai, tetapi kulit 3d hanya berisi satu elektron, sedangkan memiliki hunian maksimum 10. Elektron ini adalah elektron valensi.

Identifikasi sebuah elemen dari notasi hanya dengan menghitung elektron dan menemukan elemen dengan nomor atom yang cocok.

Menulis setiap orbital tunggal untuk elemen yang lebih berat itu membosankan, jadi fisikawan sering menggunakan notasi steno. Ini bekerja dengan menggunakan gas mulia (di kolom paling kanan dari tabel periodik) sebagai titik awal dan menambahkan orbital akhir ke dalamnya. Jadi skandium memiliki konfigurasi yang sama dengan argon, kecuali dengan elektron dalam dua orbital tambahan. Oleh karena itu, bentuk singkatnya adalah:

[Ar] 4s² 3d¹

Karena konfigurasi argon adalah:

[Ar] = 1s² 2 detik² 2p⁶ 3 detik² 3p⁶

Anda dapat menggunakan ini dengan elemen apa pun selain hidrogen dan helium.

Diagram orbital seperti notasi konfigurasi yang baru saja diperkenalkan, kecuali dengan spin elektron yang ditunjukkan. Gunakan prinsip pengecualian Pauli dan aturan Hund untuk mengetahui cara mengisi cangkang. Prinsip pengecualian menyatakan bahwa tidak ada dua elektron yang dapat berbagi empat bilangan kuantum yang sama, yang pada dasarnya menghasilkan pasangan keadaan yang mengandung elektron dengan spin yang berlawanan. Aturan Hund menyatakan bahwa konfigurasi yang paling stabil adalah konfigurasi dengan jumlah putaran paralel tertinggi yang mungkin. Ini berarti bahwa ketika menulis diagram orbital untuk kulit yang sebagian penuh, isilah semua elektron putaran atas sebelum menambahkan elektron putaran bawah.

Contoh ini menunjukkan bagaimana diagram orbital bekerja, menggunakan argon sebagai contoh:

3p

3s

2p

2s

1s

Elektron diwakili oleh panah, yang juga menunjukkan putarannya, dan notasi di sebelah kiri adalah notasi konfigurasi elektron standar. Perhatikan bahwa orbital berenergi lebih tinggi ada di bagian atas diagram. Untuk cangkang yang sebagian penuh, aturan Hund mengharuskan mereka diisi dengan cara ini (menggunakan nitrogen sebagai contoh).

2p

2s

1s

Diagram titik sangat berbeda dengan diagram orbital, tetapi masih sangat mudah dipahami. Mereka terdiri dari simbol untuk elemen di tengah, dikelilingi oleh titik-titik yang menunjukkan jumlah elektron valensi. Misalnya, karbon memiliki empat elektron valensi dan simbol C, sehingga direpresentasikan sebagai:

∙

C

∙

Dan oksigen (O) memiliki enam, sehingga direpresentasikan sebagai:

∙

O

∙∙

Ketika elektron dibagi antara dua atom (dalam ikatan kovalen), atom berbagi titik dalam diagram dengan cara yang sama. Ini membuat pendekatan ini sangat berguna untuk memahami ikatan kimia.