Prinsip Aufbau & Diagram Orbital Konvigurasi Elektron dalam Kimia

Prinsip Aufbau menentukan cara elektron mengisi/menempati posisi orbital suatu atom dalam keadaan dasarnya. Ini menyatakan bahwa elektron menempati posisi ke dalam orbital atom dalam urutan peningkatan tingkat energi orbital. Menurut prinsip Aufbau, orbital atom yang tersedia dengan tingkat energi terendah akan ditempati terlebihdahulu sebelum menempati posisi tingkat energi lebih tinggi.

Kata 'Aufbau' memiliki akar bahasa Jerman dan dapat secara kasar diterjemahkan sebagai 'konstruksi' atau 'membangun'. Diagram yang menggambarkan urutan penempatan orbital atom Aufbau disediakan di bawah ini. Di sini, ‘n’ mengacu pada nomor kuantum utama dan ‘l’ adalah nomor kuantum azimut (lihat Diagram).

Prinsip Aufbau dapat digunakan untuk memahami lokasi elektron dalam atom dan tingkat energinya. Sebagai contoh prinsip ini, karbon memiliki 6 elektron dan konfigurasi elektronnya adalah 1s²2s²2p².

Penting untuk dicatat bahwa setiap orbital dapat menampung maksimum dua elektron (sesuai dengan prinsip pengecualian Pauli). Juga, cara di mana elektron diisi ke dalam orbital dalam satu subkulit tunggal harus mengikuti aturan Hund, yaitu setiap orbital dalam subkulit tertentu harus ditempati sendiri oleh elektron sebelum dua elektron berpasangan dalam orbital.

Point Penting Prinsip Aufbau

1. Menurut prinsip Aufbau, elektron pertama kali menempati orbital yang energinya paling rendah. Ini menyiratkan bahwa elektron memasuki orbital yang memiliki energi lebih tinggi hanya ketika orbital dengan energi lebih rendah telah terisi penuh.
2. Urutan peningkatan energi orbital Aufbau dapat ditentukan dengan bantuan aturan (n + l), di mana jumlah bilangan kuantum utama dan azimut menentukan tingkat energi orbital.
3. Nilai yang lebih rendah (n + l) sesuai dengan energi orbital yang lebih rendah. Jika dua orbital memiliki nilai yang sama (n + l), orbital dengan nilai n yang lebih rendah dikatakan memiliki energi lebih rendah yang terkait dengannya.
4. Urutan tempat orbital diisi dengan elektron adalah: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, dan seterusnya.

Pengecualian Prinsip Aufbau

Konfigurasi elektron kromium dalam kimia adalah [Ar] 3d⁵4s¹ dan bukan [Ar] 3d⁴4s² (seperti yang disarankan oleh prinsip Aufbau). Pengecualian prinsip ini disebabkan oleh beberapa faktor seperti peningkatan stabilitas yang disediakan oleh subkulit setengah terisi dan kesenjangan energi yang relatif rendah antara subkulit 3d dan 4s.

Adanya gap atau celah energi antara subkulit yang berbeda diilustrasikan diagram.

Subkulit yang setengah diisi menampilkan tolakan elektron-elektron yang lebih rendah di orbital, sehingga meningkatkan stabilitas. Demikian pula, subkulit yang terisi penuh juga meningkatkan stabilitas atom. Oleh karena itu, konfigurasi elektron dari beberapa atom tidak mematuhi prinsip prinsip Aufbau (tergantung pada gap/kesenjangan energi antara orbital). 

Misalnya, tembaga adalah pengecualian lain untuk prinsip ini dengan konfigurasi elektronik yang sesuai dengan [Ar] 3d¹⁰4s¹. Ini dapat dijelaskan dengan stabilitas yang disediakan oleh subkulit 3d yang terisi penuh.