Bagaimanakah Konfigurasi Elektron ion-ion Logam Transisi Dijelaskan ?

Sobat Chem, mungkin kalian ada yang bertanya-tanya, mengapa ketika kita ingin membuat ion-ion (positif) dari logam transisi, kita harus buat dulu konfigurasi elektron atom netralnya, kemudian baru kita keluarkan elektron dari kulit terluar. Itulah konfigurasi elektron ion logam transisi yang tepat. Masalahnya, kulit terluar yang melepaskan elektronnya itu bukanlah kulit (atau lebih tepatnya orbital) terakhir yang diisi elektron, namun kulit yang memiliki nilai n (bilangan kuantum utama) dengan angka terbesar. Maksudnya ?

Begini, perhatikan ! kofigurasi elektron dari ₁₃Al adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹, sementara konfigurasi elektron dari ion Al³⁺ adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s⁰ 3p⁰. Hal ini sesuai dengan konsep : “elektron yang pertama kali keluar adalah elektron yang paling terakhir masuk”.

Sekarang perhatikan ! konfigurasi elektron dari atom ₂₆Fe adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶, sementara konfigurasi elektron dari ion ₂₆Fe³⁺ adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s⁰ 3d⁵ dan bukan 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d³. Hal ini tentunya tidak sesuai dengan konsep : “elektron yang pertama kali keluar adalah elektron yang paling terakhir masuk”.

Mungkin sebagian dari kalian ada yang bertanya-tanya, namun sebagian yang lain (bahkan mungkin sebagian besarnya) tidak terlalu mempedulikan masalah ini. Hal ini karena saya juga dulu termasuk yang tidak banyak tanya dalam masalah ini dan teman-teman saya juga santai-santai aja, gak ada yang kritis menanyakan hal ini pada guru. Dan pengalaman saya sebagai guru, tidak ada satu pun, siswa yang bertanya tentang masalah ini. Mereka semua pada taat, patuh, dan gak neko-neko.

Baiklah, kembali kepada permasalahan di atas, bagaimana penjelasannya ?

Jawab :

Untuk menjawab pertanyaan ini, konsep yang harus difahami adalah bahwa proses pengisian elektron menyebabkan terjadinya perubahan tingkat energi. Perhatikan, ketika elektron mulai mengisi orbital-orbital, maka elektron akan mengisi orbital-orbital yang memiliki tingkat energi terendah terlebih dahulu kemudian yang lebih tinggi darinya.

Pada awalnya, tingkat energi 4s sedikit lebih rendah di bawah tingkat energi 3d, hal ini menyebabkan elektron akan mengisi 4s terlebih dahulu. 

Akan tetapi, segera setelah 1 buah elektron mengisi subkulit 3d (seperti pada unsur ₂₁Sc), maka subkulit 3d akan turun sedikit di bawah 4s.  

Semakin banyak elektron yang mengisi subkulit 3d, maka semakin jauh pula penurunan tingkat energi 3d, sehingga beda energi antara 3d dan 4s pun semakin jauh. (Seperti pada unsur ₃₀Zn).

Nah, karena subkulit 4s sekarang lebih tinggi tingkat energinya daripada subkulit 3d, maka elektron yang dilepaskan pertama kali adalah elektron yang berada di subkulit 4s (karena energinya lebih tinggi).

Hal ini menjelaskan mengapa unsur-unsur logam transisi nomor atom rendah seperti Skandium dan Titanium, ketika membentuk ion positif, lebih cenderung melepaskan semua elektron valensinya (baik dari 3d maupun dari 4s) karena tingkat energi kedua subkulit tersebut berdekatan, sedangkan unsur-unsur logam transisi nomor atom tinggi, lebih cenderung untuk melepaskan elektron valensi pada subkulit 4s saja membentuk ion 2+.

Sebagai contoh, Skandium dan Titanium lebih cenderung membentuk ion dengan muatan masing-masing +3 dan +4 (seperti pada senyawa ScCl₃ dan TiCl₄). Hal ini karena elektron valensi skandium dan titanium masing-masing adalah 3 dan 4.

₂₁Sc = [Ar] 3d¹ 4s² ==> ₂₁Sc³⁺ = [Ar] 3d⁰ 4s⁰

₂₂Ti = [Ar] 3d₂ 4s₂ ==> ₂₂Ti₄₊ = [Ar] 3d₀ 4s₀

Sementara itu, seng lebih cenderung menjadi ion 2+ karena perbedaan energi antara 3d dengan 4s sangat jauh, sehingga lebih mudah melepaskan 2 elektron dari 4s daripada melepaskan keseluruhan elektron terluarnya.

₃₀Zn = [Ar] 3d¹⁰ 4s² ==> ₃₀Zn²⁺ = [Ar] 3d¹⁰

Nah, bagaimana sudah menjawab kebingungan sobat chem sekalian ? jika masih ada yang mau ditanyakan, silahkan isi kolom komentarnya. Insya Allah, jika saya bisa menjawabnya, akan saya jawab

Selamat belajar kimia

@IF"38