I_TAUFIK | Diterbitkan: Thursday, October 8, 2026
 |
| Sistem Periodik Unsur |
Ketika melihat tabel periodik, kita mungkin bertanya: mengapa unsur-unsur ditempatkan pada posisi tertentu? Mengapa unsur dalam satu golongan memiliki kemiripan sifat, sedangkan unsur yang berdekatan dalam satu periode dapat menunjukkan perbedaan yang cukup jelas? Jawabannya tidak dapat dilepaskan dari bagaimana elektron tersusun di dalam atom.
Konfigurasi elektron menjadi salah satu kunci untuk membaca hubungan tersebut. Dari konfigurasi elektron, kita dapat mengenali elektron valensi, menentukan periode dan blok suatu unsur, serta mengidentifikasi golongannya dalam sistem periodik modern. Bahkan ketika sebuah atom berubah menjadi ion, perubahan jumlah elektronnya tetap mengikuti pola tertentu yang dapat dianalisis secara kimia.
Pada bagian ini, kita akan bergerak secara bertahap dari konfigurasi elektron → elektron valensi → periode → blok → golongan → konfigurasi ion. Setelah memahami pola dasarnya, kita tidak hanya diminta menentukan posisi suatu unsur, tetapi juga berlatih menganalisis konfigurasi elektron untuk menemukan hubungan dan pola di baliknya. Dengan demikian, tabel periodik tidak lagi sekadar kumpulan kotak dan angka, melainkan menjadi “peta” yang menggambarkan struktur elektron atom.
1. TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari modul ini, peserta didik mampu:
- Menjelaskan hubungan antara nomor atom dan konfigurasi elektron;
- Menjelaskan hubungan konfigurasi elektron dengan susunan sistem periodik modern;
- Menentukan elektron valensi suatu unsur berdasarkan konfigurasi elektronnya;
- Menentukan periode suatu unsur berdasarkan konfigurasi elektron;
2. SISTEM PERIODIK MODERN DAN KONFIGURASI ELEKTRON
Sistem periodik modern disusun berdasarkan kenaikan nomor atom (Z). Nomor atom menunjukkan jumlah proton dalam inti atom.
Untuk atom netral:
jumlah proton = jumlah elektron
Karena konfigurasi elektron menunjukkan bagaimana elektron tersebut tersusun dalam tingkat energi dan orbital, maka terdapat hubungan langsung antara nomor atom, konfigurasi elektron, dan posisi unsur dalam tabel periodik.
Contoh:
Na memiliki Z = 11.
Atom netral Na mempunyai 11 elektron.
Konfigurasinya:
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
Dari konfigurasi tersebut dapat diperoleh:
- Kulit tertinggi = n = 3;
- Elektron valensi = 1;
- Subkulit terakhir = 3s;
- Blok = s;
- Periode = 3;
- Golongan = 1 atau ia.
Dengan demikian, konfigurasi elektron dapat digunakan sebagai “alamat elektronik” suatu unsur.
3. MENGAPA KONFIGURASI ELEKTRON BERHUBUNGAN DENGAN SISTEM PERIODIK?
Sistem periodik menunjukkan pola berulang dari sifat unsur.
Pola tersebut muncul karena konfigurasi elektron terluar juga menunjukkan pola berulang.
Contohnya:
|
Unsur |
Konfigurasi kulit sederhana |
Elektron valensi |
|
Li |
2,1 |
1 |
|
Na |
2,8,1 |
1 |
|
K |
2,8,8,1 |
1 |
|
Rb |
2,8,18,8,1 |
1 |
Meskipun jumlah kulit berbeda, semuanya memiliki satu elektron pada kulit terluarnya.
Inilah salah satu alasan mengapa Li, Na, K, dan Rb ditempatkan dalam golongan yang sama.
Menurut OpenStax, unsur-unsur dalam satu golongan umumnya mempunyai pola elektron valensi yang serupa sehingga menunjukkan kemiripan perilaku kimia. (OpenStax)
4. KULIT, SUBKULIT, DAN ORBITAL
Elektron tidak sekadar “berada pada kulit”, tetapi menempati subkulit dan orbital.
Kulit electron (n)
Kulit ditentukan oleh bilangan kuantum utama: n = 1, 2, 3, 4, ...
Semakin besar n, secara umum semakin tinggi tingkat energi dan semakin jauh rata-rata posisi elektron dari inti.
Subkulit
Setiap kulit terdiri atas subkulit:
- s
- p
- d
- f
Kapasitas elektron:
|
Subkulit |
Jumlah orbital |
Maksimum elektron |
|
s |
1 |
2 |
|
p |
3 |
6 |
|
d |
5 |
10 |
|
f |
7 |
14 |
Jadi: s², p⁶, d¹⁰, f¹⁴
merupakan kapasitas maksimum masing-masing subkulit.
5. ATURAN PENGISIAN ELEKTRON
Pengisian elektron pada orbital mengikuti beberapa prinsip.
a. Prinsip Aufbau
Elektron mengisi orbital berenergi lebih rendah terlebih dahulu.
Urutan pengisian yang umum digunakan:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p
b. Prinsip Larangan Pauli
Satu orbital maksimum ditempati oleh dua elektron dengan spin berlawanan.
Representasi: ↑↓ à ↑ = +1/2 dan ↓ = -1/2
c. Aturan Hund
Pada orbital-orbital yang setingkat energinya, elektron akan menempati orbital secara tunggal terlebih dahulu (setengah penuh) sebelum berpasangan (penuh).
Contoh 2p³: ↑ ↑ ↑
bukan: ↑↓ ↑ kosong
6. CARA MENULISKAN KONFIGURASI ELEKTRON
Contoh 1: Oksigen Z = 8, Jumlah elektron = 8
Konfigurasi: 1s² 2s² 2p⁴
Contoh 2: Klorin, Z = 17
Konfigurasi: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
atau: [Ne] 3s² 3p⁵
Contoh 3: Kalsium Z = 20
Konfigurasi: [Ar] 4s²
7. KONFIGURASI ELEKTRON DAN ELEKTRON VALENSI
Elektron valensi adalah elektron yang berperan penting dalam pembentukan ikatan dan perilaku kimia suatu unsur.
Untuk unsur golongan utama, elektron valensi dapat ditentukan dari konfigurasi kulit terluar.
Contoh:
Na = [Ne] 3s¹
Elektron valensi = 1
Mg = [Ne] 3s²
Elektron valensi = 2
Al = [Ne] 3s² 3p¹
Elektron valensi = 3
Si = [Ne] 3s² 3p²
Elektron valensi = 4
Cl = [Ne] 3s² 3p⁵
Elektron valensi = 7
Ar = [Ne] 3s² 3p⁶
Elektron valensi = 8
8. MENENTUKAN PERIODE DARI KONFIGURASI ELEKTRON
Prinsip utama
Periode = nilai n terbesar yang ditempati elektron.
Contoh:
Na: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
n terbesar = 3
Maka: Na berada pada periode 3.
Contoh:
Cl: [Ne] 3s² 3p⁵
n terbesar = 3. Maka Cl berada pada: periode 3.
Contoh:
K: [Ar] 4s¹
n terbesar = 4. Maka: periode 4.
9. MENENTUKAN BLOK UNSUR
Sistem periodik modern dapat dibagi menjadi empat blok:
- blok s
- blok p
- blok d
- blok f
Penentu blok adalah subkulit yang menerima elektron terakhir.
|
Subkulit terakhir |
Blok |
|
ns |
s |
|
np |
p |
|
(n−1)d |
d |
|
(n−2)f |
f |
Contoh:
Na: [Ne] 3s¹ → blok s
Cl: [Ne] 3s² 3p⁵ → blok p
Fe: [Ar] 4s² 3d⁶ → blok d
Ce: [Xe] 6s² 4f¹ 5d¹ → blok f
Pembagian sistem periodik berdasarkan orbital s, p, d, dan f juga digunakan dalam pembahasan kimia modern. (OpenStax)
Baca Juga:
10. MENENTUKAN GOLONGAN UNSUR
Bagian ini sangat penting karena sering menimbulkan kesalahan.
A. Unsur golongan utama
Golongan 1 dan 2 serta 13–18 dapat ditentukan dari konfigurasi elektron valensi.
Bentuk umum
Golongan 1: ns¹
Golongan 2: ns²
Golongan 13: ns² np¹
Golongan 14: ns² np²
Golongan 15: ns² np³
Golongan 16: ns² np⁴
Golongan 17: ns² np⁵
Golongan 18: ns² np⁶
Pengecualian penting adalah He: 1s². tetapi ditempatkan dalam golongan 18 karena sifat dan kulit valensinya telah penuh.
B. Unsur transisi
Untuk unsur blok d, konfigurasi umum:
(n−1)d¹–¹⁰ ns⁰–²
Penentuan golongan tidak cukup hanya melihat elektron pada kulit terluar.
Secara sederhana untuk unsur transisi:
nomor golongan ≈ jumlah elektron pada (n−1)d + ns
Contoh:
Fe: [Ar] 3d⁶ 4s²
Jumlah = 6 + 2 = 8
Fe berada pada: golongan 8.
Cu: [Ar] 3d¹⁰ 4s¹
Jumlah = 10 + 1 = 11
Cu berada pada: golongan 11.
Zn: [Ar] 3d¹⁰ 4s²
Jumlah = 12
Zn berada pada: golongan 12.
Namun guru perlu menekankan bahwa aturan tersebut merupakan cara praktis untuk memahami posisi unsur blok d, bukan sekadar hafalan mekanis.
11. KONFIGURASI ELEKTRON DAN “ALAMAT” UNSUR
Konfigurasi elektron dapat dibaca seperti alamat.
Misalnya:
[Ne] 3s² 3p⁴
Langkah analisis:
- n terbesar = 3 → periode 3
- elektron pada kulit valensi = 2 + 4 = 6 → golongan16
- elektron terakhir masuk ke p → blok p
- unsur dengan konfigurasi tersebut adalah S.
Jadi: [Ne] 3s² 3p⁴ → S → periode 3 → golongan 16 → blok p.
12. HUBUNGAN KONFIGURASI ELEKTRON DENGAN POSISI DALAM SISTEM PERIODIK
 |
| Sistem Periodik Modern |
|
Informasi konfigurasi |
Informasi yang diperoleh |
|
Nilai n terbesar |
Periode |
|
Subkulit terakhir |
Blok |
|
Elektron valensi |
Golongan utama |
|
Pola d dan s |
Golongan unsur transisi |
|
Konfigurasi valensi |
Kecenderungan sifat kimia |
|
Konfigurasi ion |
Kestabilan relatif dan kecenderungan pembentukan ion |
Dengan demikian:
Konfigurasi elektron bukan informasi terpisah dari sistem periodik, tetapi merupakan dasar mikroskopis yang menjelaskan susunan periodik unsur.
13. KONFIGURASI ELEKTRON ION
Atom dapat kehilangan atau menerima elektron untuk membentuk ion.
Kation: Kation terbentuk karena kehilangan elektron.
Contoh:
Na: [Ne] 3s¹
Na⁺: [Ne]
Mg: [Ne] 3s²
Mg²⁺: [Ne]
Anion: Anion terbentuk karena menerima elektron.
Cl: [Ne] 3s² 3p⁵
Cl⁻: [Ne] 3s² 3p⁶ atau: [Ar]
14. HAL PENTING PADA UNSUR TRANSISI
Pada atom netral Fe: Fe = [Ar] 4s² 3d⁶
Namun ketika membentuk ion, elektron 4s umumnya dilepaskan terlebih dahulu.
Fe²⁺: [Ar] 3d⁶
Fe³⁺: [Ar] 3d⁵
Hal ini penting karena urutan pengisian orbital pada atom netral tidak selalu sama dengan urutan pelepasan elektron saat ion terbentuk.
15. PENGECUALIAN KONFIGURASI ELEKTRON
Aturan Aufbau berguna untuk memprediksi konfigurasi, tetapi terdapat beberapa pengecualian.
Contoh yang terkenal:
Cr:
Prediksi sederhana: [Ar] 3d⁴ 4s²
Konfigurasi aktual: [Ar] 3d⁵ 4s¹
Cu:
Prediksi sederhana: [Ar] 3d⁹ 4s²
Konfigurasi aktual: [Ar] 3d¹⁰ 4s¹
NIST mencatat bahwa terdapat sejumlah konfigurasi dasar unsur yang berbeda dari prediksi berdasarkan urutan pengisian sederhana, sehingga konfigurasi elektron perlu dipahami sebagai hasil struktur energi atom, bukan sekadar menghafalkan diagram Aufbau. (NIST)
Untuk tingkat SMA, peserta didik tidak perlu menghafalkan seluruh pengecualian. Yang lebih penting adalah memahami bahwa aturan pengisian merupakan model prediktif dengan beberapa pengecualian.
16. KONFIGURASI ELEKTRON DAN KECENDERUNGAN MEMBENTUK ION
Golongan utama memberikan pola yang sangat membantu.
Golongan 1 (IA)
ns¹ Cenderung: kehilangan 1 elektron → +1
Contoh: Na → Na⁺
Golongan 2 (IIA)
ns² Cenderung: kehilangan 2 elektron → +2
Contoh: Mg → Mg²⁺
Golongan 17 (VIIA)
ns²np⁵ Cenderung: menerima 1 elektron → −1
Contoh: Cl → Cl⁻
Golongan 16 (VIA)
ns²np⁴ Cenderung: menerima 2 elektron → −2
Contoh: O → O²⁻
17. STABILITAS KONFIGURASI ELEKTRON
Salah satu pola penting dalam kimia adalah kecenderungan atom mencapai konfigurasi elektron yang lebih stabil.
Unsur golongan 18 memiliki konfigurasi valensi yang penuh.
Contoh:
Ne: 1s² 2s² 2p⁶
Ar: [Ne] 3s² 3p⁶
Karena konfigurasi valensi yang relatif stabil, gas mulia umumnya memiliki reaktivitas yang rendah.
Namun guru perlu menghindari penyederhanaan bahwa semua atom selalu “ingin mencapai oktet”. Konsep oktet sangat berguna terutama untuk unsur golongan utama, tetapi tidak menjelaskan seluruh perilaku kimia, khususnya pada unsur transisi.
18. ANALISIS KONFIGURASI:
CONTOH 1
Diberikan: X = [Ne] 3s² 3p⁵
Tentukan:
- elektron valensi;
- periode;
- blok;
- golongan;
- kecenderungan membentuk ion;
- karakter relatif unsur.
Penyelesaian
Elektron valensi: 2 + 5 = 7
Periode: n terbesar = 3 → periode 3
Subkulit terakhir: 3p → blok p
Golongan: 7 elektron valensi → golongan 17
Unsur tersebut adalah Cl.
Kecenderungan: menerima satu elektron. → Cl⁻
Karakter: nonlogam dan relatif reaktif.
CONTOH 2
Diberikan: Y = [Ar] 4s²
Analisis.
Elektron valensi = 2
n terbesar = 4
Subkulit terakhir = s
Maka:
- Periode 4;
- Blok s;
- Golongan 2;
- Unsur ca;
- Cenderung membentuk ca²⁺.
CONTOH 3
Diberikan: Z = [Ar] 4s² 3d⁶
Analisis.
Elektron terakhir berkaitan dengan orbital d → blok d
Nilai n terbesar: 4 → periode 4
Jumlah elektron d + s = 6 + 2 = 8 → golongan 8
Unsur tersebut adalah Fe.
19. MEMBANDINGKAN DUA UNSUR
Misalnya:
A = [Ne] 3s¹
B = [Ne] 3s²3p⁵
A adalah Na.
B adalah Cl.
Keduanya berada pada periode yang sama.
Pertanyaannya:
Mengapa Na lebih mudah kehilangan elektron dibandingkan Cl?
Analisis:
Na memiliki satu elektron valensi yang relatif mudah dilepaskan.
Cl memiliki tujuh elektron valensi dan cenderung menerima elektron.
Selain itu, dari kiri ke kanan dalam periode, muatan inti efektif meningkat.
Akibatnya: tarikan terhadap elektron meningkat dari Na menuju Cl.
Jadi Na lebih bersifat logam, sedangkan Cl lebih bersifat nonlogam.
Sebagai konklusinya adalah Konfigurasi elektron memberikan cara yang lebih bermakna untuk membaca sistem periodik modern. Dari susunan elektron, kita dapat menelusuri posisi suatu unsur melalui periode, blok, dan golongan, sekaligus memahami mengapa unsur-unsur tertentu memiliki pola yang serupa. Konsep elektron valensi juga menjadi penghubung penting antara struktur atom dan kecenderungan suatu unsur untuk membentuk ion.
Yang perlu dibangun bukan sekadar kemampuan menghafal pola konfigurasi, tetapi kemampuan membaca pola tersebut dan menggunakannya untuk menarik kesimpulan. Jika diberikan konfigurasi elektron suatu unsur, kita seharusnya dapat bertanya: Di mana posisi unsur tersebut? Berapa elektron valensinya? Apa yang terjadi jika unsur itu membentuk ion?
Pertanyaan-pertanyaan tersebut menjadi dasar untuk pembahasan berikutnya. Setelah mengetahui di mana suatu unsur berada dalam sistem periodik, kita dapat melangkah lebih jauh untuk memahami mengapa sifat unsur berubah secara teratur dari satu posisi ke posisi lainnya.
20. Rangkuman
- Sistem periodik modern disusun berdasarkan kenaikan nomor atom, dan nomor atom menentukan jumlah proton dan, pada atom netral, jumlah elektron.
- Konfigurasi elektron menunjukkan susunan elektron dalam kulit, subkulit, dan orbital, juga mempunyai hubungan langsung dengan posisi unsur dalam tabel periodik.
- Nilai n (nomor kulit) terbesar menunjukkan periode, sedangkan Subkulit yang menerima elektron terakhir menunjukkan blok.
- Konfigurasi elektron valensi membantu menentukan golongan unsur utama. Dan membantu memprediksi kecenderungan pembentukan ion.
- Unsur dalam satu golongan memiliki pola elektron valensi yang serupa. Serta Kesamaan konfigurasi elektron valensi menjelaskan sebagian kemiripan sifat kimia.
21. Referensi
- OpenStax. Chemistry 2e, Chapter 6: Electronic Structure and the Periodic Properties of Elements. OpenStax, Rice University. Materi ini membahas konfigurasi elektron, elektron valensi, blok s-p-d-f, dan hubungan konfigurasi dengan tren periodik. (OpenStax)
- OpenStax. Chemistry: Atoms First 2e, Section 3.4: Electronic Structure of Atoms (Electron Configurations). Sumber ini menjelaskan hubungan konfigurasi elektron dengan posisi unsur dalam tabel periodik dan peranan elektron valensi. (OpenStax)
- OpenStax. Chemistry 2e, Chapter 18: Representative Metals, Metalloids, and Nonmetals. Materi ini menghubungkan konfigurasi elektron dengan periodisitas dan karakter unsur. (OpenStax)
- National Institute of Standards and Technology (NIST). Atomic Reference Data for Electronic Structure Calculations: Electronic Configurations of the Elements. Data konfigurasi elektron dasar unsur dan ion yang dikompilasi dari sumber ilmiah. (NIST)
- National Institute of Standards and Technology (NIST). Atomic Spectra Database, Standard Reference Database 78. Digunakan sebagai sumber data ilmiah mengenai tingkat energi atom, garis spektrum, dan energi ionisasi. (NIST)
- Royal Society of Chemistry (RSC). Periodic Table of the Elements. Sumber interaktif untuk mempelajari unsur, konfigurasi, data, tren, dan penggunaan unsur. (RSC Education)
- Royal Society of Chemistry Education. Everything you need to teach atomic structure and periodicity at post-16. Sumber pedagogis mengenai struktur atom, konfigurasi elektron, sistem periodik, dan tren sifat unsur. (RSC Education)
- Royal Society of Chemistry Education. Electron configuration – getting the answers right. Materi pembelajaran yang menekankan kemampuan menuliskan konfigurasi elektron, menggunakan inti gas mulia, diagram orbital, dan menghubungkan subkulit terluar dengan posisi unsur dalam sistem periodik. (RSC Education)
- Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., dkk. Chemistry: he Central Science. Pearson.
- Chang, R. & Goldsby, K. Chemistry. McGraw-Hill Education.
- Housecroft, C. E. & Sharpe, A. G. Inorganic Chemistry. Pearson.
Komentar