Elektron valensi adalah elektron dalam atom yang berperan dalam pembentukan ikatan kimia. Pada unsur-unsur golongan utama (IA, IIA, IIIA, hingga VIIIA), elektron valensi adalah elektron yang berada pada kulit elektron terluar.

Oleh karena itu, kulit elektron terluar sering disebut sebagai kulit valensi. Namun, perlu diperhatikan bahwa tidak semua elektron valensi hanya berada pada kulit terluar. Elektron valensi unsur-unsur golongan transisi dapat berada pada kulit elektron yang lebih dalam dari kulit terluar.

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron merupakan susunan persebaran (distribusi) elektron-elektron dalam atom. Elektron hanya dapat berada pada lintasan peredaran elektron tertentu dalam atom, bergantung pada level energinya. Lintasan peredaran elektron ini disebut juga sebagai kulit elektron. Kulit elektron pertama yang terdekat dengan inti atom disebut kulit K, kemudian kulit kedua disebut kulit L, kulit ketiga disebut kulit M, dan seterusnya berurut berdasarkan alfabet.

Setiap kulit elektron hanya dapat terisi sejumlah tertentu elektron. Jumlah maksimum elektron yang dapat terisi pada kulit elektron ke-n adalah 2n², di mana n adalah nomor kulit atau bilangan kuantum utama.

• Kulit K (n = 1) maksimum terisi 2 × 1² = 2 elektron.
• Kulit L (n = 2) maksimum terisi 2 × 2² = 8 elektron.
• Kulit M (n = 3) maksimum terisi 2 × 3² = 18 elektron.
• Kulit N (n = 4) maksimum terisi 2 × 4² = 32 elektron.
• Kulit O (n = 5) maksimum terisi 2 × 5² = 50 elektron.

Elektron-elektron akan mengisi kulit-kulit elektron pada atom dimulai dari kulit pertama yang terdekat dengan inti, yakni kulit K yang merupakan level energi yang terendah. Jika kulit K telah terisi penuh dengan 2 elektron, selanjutnya elektron akan mengisi kulit L. Lalu jika kulit L telah terisi penuh dengan 8 elektron, selanjutnya elektron akan mengisi kulit M, N, dan seterusnya secara bertahap. Namun, jumlah maksimum elektron pada kulit terluar (kulit valensi) dari suatu atom adalah 8.

Ilustrasi konfigurasi elektron atom Li, B, O, Ne, Na, dan K berdasarkan kulit elektron
(Sumber: Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry: Structure and Dynamics (5th edition). New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.)

Untuk atom unsur golongan utama, penentuan konfigurasi elektron berdasarkan nomor atom atau jumlah elektronnya dapat mengikuti aturan sebagai berikut.

• elektron-elektron akan mengisi penuh sebanyak mungkin kulit elektron;
• bila masih ada elektron yang tersisa (tidak dapat mengisi kulit elektron hingga batas maksimum kulit), terdapat ketentuan:
• jika jumlah elektron tersisa > 32, kulit selanjutnya akan diisi oleh 32 elektron;
• jika jumlah elektron tersisa < 32, kulit selanjutnya akan diisi oleh 18 elektron;
• jika jumlah elektron tersisa < 18, kulit selanjutnya akan diisi oleh 8 elektron;
• jika jumlah elektron tersisa ≤ 8, kulit selanjutnya akan diisi oleh semua sisa elektron yang ada.

Berikut tabel yang menunjukkan konfigurasi elektron dari beberapa unsur berdasarkan kulit elektron.

Pada tabel tersebut terlihat konfigurasi elektron atom unsur-unsur transisi seperti Sc, Ti, Cr, Cu, dan Zn. Bila diperhatikan, konfigurasi elektron untuk unsur Sc, Ti, dan Cr tidak mengikuti aturan konfigurasi berdasarkan kulit elektron seperti yang telah dijelaskan di atas. Hal ini dikarenakan penentuan konfigurasi elektron atom unsur golongan transisi hanya dapat didasarkan pada orbital atom. Jadi, untuk atom unsur golongan transisi, aturan penentuan konfigurasi elektronnya lebih kompleks.

Penentuan konfigurasi elektron berdasarkan orbital atom akan dibahas dalam bab “Bilangan Kuantum”. Setiap orbital dalam atom akan ditandai dengan satu set nilai bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuantum magnetik (m_l) yang khusus. Lalu, setiap orbital maksimum terisi 2 elektron, yang masing-masing memiliki bilangan kuantum spin (m_s) tersendiri. Keempat bilangan kuantum tersebut digunakan untuk mendeskripsikan energi elektron, sebagaimana seperti “alamat” elektron dalam sebuah atom untuk menemukan probabilitas keberadaan elektron dalam atom tersebut.

Elektron Valensi dan Sistem Periodik Unsur

Sifat-sifat dari suatu unsur sangat bergantung pada konfigurasi elektronnya, terutama pada jumlah elektron valensinya. Unsur-unsur dengan jumlah elektron valensi yang sama umumnya memiliki kemiripan sifat. Oleh karena sistem periodik unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat, terdapat hubungan antara konfigurasi elektron atom unsur dan letak unsur dalam sistem periodik, di mana:

• nomor periode sama dengan jumlah kulit elektron
• nomor golongan sama dengan jumlah elektron valensi (kecuali unsur He pada golongan VIIIA dan unsur-unsur golongan transisi)

Contoh Soal Elektron Valensi dan Pembahasan

Tentukan konfigurasi elektron dari atom dan ion unsur-unsur berikut.

a. Ca (Z = 20)

b. Cs (Z = 55)

Jawab:

a. Ca (Z = 20) menunjukkan bahwa atom Ca memiliki 20 proton dan 20 elektron.

20 elektron atom Ca akan mengisi penuh kulit K (2 e⁻) dan kulit L (8 e⁻) sehingga tersisa 20 − (2 + 8) = 10 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa < 18, maka kulit selanjutnya, yakni kulit M, akan diisi oleh 8 e⁻. Dengan demikian, tersisa 20 − (2 + 8 + 8) = 2 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa ≤ 8, maka kulit selanjutnya, yakni kulit N, akan diisi oleh semua elektron yang masih tersisa, yaitu sejumlah 2 elektron.

Jadi, konfigurasi elektron atom Ca adalah ₂₀Ca :  2   8   8   2

b. Cs (Z = 55) menunjukkan bahwa atom Cs memiliki 55 proton dan 55 elektron.

55 elektron atom Cs akan mengisi penuh kulit K (2 e⁻), kulit L (8 e⁻), dan kulit M (18 e⁻) sehingga tersisa 55 − (2 + 8 + 18) = 27 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa < 32, maka kulit selanjutnya, yakni kulit N, akan diisi oleh 18 e⁻. Dengan demikian, tersisa 20 − (2 + 8 + 18 + 18) = 9 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa < 18, maka kulit selanjutnya, yakni kulit O, akan diisi oleh 8 e⁻. Dengan demikian, tersisa 20 − (2 + 8 + 18 + 18 + 8) = 1 elektron.

Karena jumlah elektron tersisa ≤ 8, maka kulit selanjutnya, yakni kulit P, akan diisi oleh semua elektron yang masih tersisa, yaitu sejumlah 1 elektron.

Jadi, konfigurasi elektron atom Cs adalah ₅₅Cs :  2   8   18   18   8   1

Elektron Valensi – Referensi

Earl, Bryan & Wilford, Doug. 2014. Cambridge IGCSE^® Chemistry (3^rd edition). London: Hodder Education

Purba, Michael. 2006. Kimia 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta: Erlangga

Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry: Structure and Dynamics (5^th edition). New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.

Stacy, Angelica M. 2015. Living by Chemistry (2^nd edition). New York: W.H. Freeman and Company

Artikel: Elektron Valensi

Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.

Alumni Kimia FMIPA UI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

1. Ikatan Hidrogen
2. Sifat Koligatif Larutan
3. Struktur Atom