Menentukan Konfigurasi Elektron Unsur-Unsur Transisi

Pada diagram tingkat energi orbital, orbital 4s memiliki energi lebih rendah daripada orbital 3d. Akibatnya, dalam konfigurasi elektron unsur-unsur utama orbital 4s dihuni terlebih dahulu. Pada unsur-unsur transisi pertama, elektron kulit terluar menghuni orbital-d dan orbital-s, yakni ns (n–1)d. Jika mengikuti aturan tersebut, orbital ns dihuni terlebih dahulu baru menghuni orbital (n–1)d. Apakah konfigurasi elektron untuk unsur-unsur transisi seperti itu? Jika demikian, elektron akan mudah lepas ketika unsur transisi membentuk kation (bersenyawa) berasal dari orbital (n–1)d.

Berdasarkan data empirik, diketahui bahwa semua unsur transisi ketika membentuk kation melepaskan elektron valensi dari orbital ns. Jika muatan kation yang dibentuknya lebih tinggi maka elektron dari orbital (n–1)d dilepaskan. Data berikut ini artinya, elektron terluar berasal dari orbital ns.

Fakta empirik:

1. Mangan dapat membentuk kation Mn²⁺ (MnCl₂) dan Mn⁷⁺ (KMnO₄)

2. Besi dapat membentuk kation Fe²⁺ (FeSO₄) dan Fe³⁺ (FeCl₃)

3. Tembaga dapat membentuk kation Cu⁺ (CuCl) dan Cu²⁺ (CuSO₄).

Konfigurasi elektronnya:

1. ₂₅Mn : [Ar] 3d⁵ 4s²

2. ₂₆Fe : [Ar] 3d⁶ 4s²

3. ₂₉Cu : [Ar] 3d¹⁰ 4s¹

Jika fakta empirik dan konfigurasi elektronnya dihubungkan maka Anda dapat mengatakan Mn²⁺ dibentuk melalui pelepasan 2 elektron dari orbital 4s. Ion Fe²⁺dibentuk dengan melepaskan 2 elektron dari orbital 4s, demikian juga ion Cu⁺. Bagaimana menjelaskan data empirik ini?

Berdasarkan hasil perhitungan dan pengukuran, energi orbital dapat disimpulkan sebagai berikut.

1) Unsur-unsur ringan dengan nomor atom 1 (H) sampai dengan 20 (Ca) memiliki konfigurasi elektron sebagaimana uraian tersebut.

2) Untuk unsur-unsur berat dengan nomor atom 21 ke atas, terjadi transisi energi orbital.

Apa yang dimaksud transisi energi orbital? Setelah orbital 4s terisi

penuh (atom ₂₀Ca) maka elektron mulai mengisi orbital 3d (₂₁Sc – ₃₀Zn). Dalam keadaan tidak terhuni, orbital 3d memiliki energi lebih tinggi dari 4s. Akan tetapi, ketika orbital 3d terhuni elektron maka energi orbital 3d turun drastis dan mencapai kestabilan dengan energi yang lebih rendah daripada orbital 4s. Dengan demikian, mudah dipahami bahwa orbital paling luar dari kulit valensi adalah orbital ns, bukan orbital (n-1)d. Gejala ini berlaku untuk semua atom-atom unsur dengan nomor atom di atas 20.

Contoh Konfigurasi Elektron Unsur Transisi

Tuliskan konfigurasi elektron enam unsur transisi pertama.

Jawab:

₂₁Sc = [Ar] 3d¹ 4s²

₂₄Cr = [Ar] 3d⁵ 4s¹

₂₂Ti = [Ar] 3d² 4s²

₂₅Mn = [Ar] 3d⁵ 4s²

₂₃V = [Ar] 3d³ 4s²

₂₆Fe = [Ar] 3d⁶ 4s²