Rumah Pintar – Prinsip aturan Hund merupakan salah satu aturan penting dalam penyusunan konfigurasi elektron yang dipelajari pada Kimia SMA Kelas 11.
Aturan ini menjelaskan bagaimana elektron mengisi orbital-orbital yang memiliki tingkat energi sama sehingga atom berada dalam keadaan paling stabil. Bersama aturan Aufbau dan asas Larangan Pauli, aturan Hund menjadi dasar dalam memahami konfigurasi elektron modern.
Sahabat Rumah Pintar, banyak siswa dapat menentukan konfigurasi elektron suatu unsur, tetapi masih keliru ketika menggambar diagram orbital.
Kesalahan tersebut umumnya terjadi karena belum memahami prinsip aturan Hund. Oleh sebab itu, materi ini perlu dipelajari agar pengisian elektron ke dalam orbital dapat dilakukan dengan benar.
Apa Itu Prinsip Aturan Hund?
Prinsip aturan Hund adalah aturan yang menyatakan bahwa elektron akan mengisi orbital-orbital yang memiliki tingkat energi sama secara tunggal terlebih dahulu dengan arah spin sejajar sebelum mulai berpasangan.
Aturan ini dikemukakan oleh fisikawan Jerman, Friedrich Hund. Prinsip tersebut menjelaskan bahwa susunan elektron akan lebih stabil apabila elektron tersebar pada orbital-orbital setingkat terlebih dahulu daripada langsung berpasangan dalam satu orbital.
Bunyi Prinsip Aturan Hund
Bunyi prinsip aturan Hund dapat dirumuskan sebagai berikut.
Pada orbital-orbital yang memiliki tingkat energi sama (orbital degenerat), elektron akan mengisi setiap orbital secara tunggal dengan arah spin yang sama terlebih dahulu sebelum terjadi pasangan elektron.
Dengan aturan ini, elektron tidak langsung berpasangan meskipun masih tersedia ruang dalam satu orbital. Elektron baru akan membentuk pasangan setelah seluruh orbital setingkat telah terisi masing-masing satu elektron.
Mengapa Elektron Mengikuti Aturan Hund?
Elektron memiliki muatan negatif sehingga saling tolak-menolak. Jika dua elektron langsung berpasangan dalam satu orbital, gaya tolak-menolak di antara keduanya menjadi lebih besar.
Dengan menempati orbital yang berbeda terlebih dahulu, jarak antar elektron menjadi lebih jauh sehingga gaya tolak-menolaknya berkurang. Akibatnya, atom berada pada keadaan energi yang lebih rendah dan lebih stabil.
Orbital yang Mengikuti Aturan Hund
Aturan Hund berlaku pada subkulit yang memiliki lebih dari satu orbital dengan tingkat energi sama, yaitu subkulit p, d, dan f.
Subkulit s tidak mengikuti aturan Hund karena hanya memiliki satu orbital. Sebaliknya, subkulit p memiliki tiga orbital, subkulit d memiliki lima orbital, dan subkulit f memiliki tujuh orbital sehingga memungkinkan elektron menyebar terlebih dahulu sebelum berpasangan.
Jumlah Orbital pada Setiap Subkulit
| Subkulit | Jumlah Orbital | Kapasitas Maksimum Elektron |
|---|---|---|
| s | 1 | 2 |
| p | 3 | 6 |
| d | 5 | 10 |
| f | 7 | 14 |
Dari tabel tersebut terlihat bahwa aturan Hund terutama diterapkan pada subkulit p, d, dan f karena masing-masing memiliki beberapa orbital dengan energi yang sama.
Cara Kerja Prinsip Aturan Hund
Untuk memahami aturan Hund, bayangkan terdapat tiga orbital pada subkulit p. Jika tersedia tiga elektron, masing-masing elektron akan menempati orbital yang berbeda dengan arah spin yang sama.
Apabila terdapat elektron keempat, barulah elektron tersebut mulai berpasangan pada salah satu orbital. Pengisian dilakukan secara bertahap hingga seluruh orbital mencapai kapasitas maksimumnya.
Contoh Diagram Orbital Menurut Aturan Hund
Contoh 1: Nitrogen (N)
Nitrogen memiliki nomor atom 7.
Konfigurasi elektronnya:
1s² 2s² 2p³
Diagram orbital:
- 1s : ↑↓
- 2s : ↑↓
- 2p : ↑ ↑ ↑
Ketiga elektron pada subkulit 2p tidak berpasangan karena masing-masing menempati orbital yang berbeda. Susunan ini sesuai dengan prinsip aturan Hund.
Contoh 2: Oksigen (O)
Oksigen memiliki nomor atom 8.
Konfigurasi elektronnya:
1s² 2s² 2p⁴
Diagram orbital:
- 1s : ↑↓
- 2s : ↑↓
- 2p : ↑↓ ↑ ↑
Elektron keempat pada subkulit 2p mulai berpasangan setelah ketiga orbital telah terisi masing-masing satu elektron.
Contoh 3: Fluorin (F)
Fluorin memiliki nomor atom 9.
Konfigurasi elektronnya:
1s² 2s² 2p⁵
Diagram orbital:
- 1s : ↑↓
- 2s : ↑↓
- 2p : ↑↓ ↑↓ ↑
Pada kondisi ini, dua orbital telah berisi pasangan elektron, sedangkan satu orbital masih memiliki satu elektron yang belum berpasangan.
Contoh Pengisian yang Salah
Perhatikan diagram berikut.
- 2p : ↑↓ ↑ _
Diagram tersebut tidak sesuai dengan aturan Hund karena pasangan elektron terbentuk sebelum seluruh orbital memperoleh satu elektron.
Diagram yang benar adalah:
- 2p : ↑ ↑ ↑
Apabila terdapat elektron berikutnya, barulah salah satu orbital menjadi:
- 2p : ↑↓ ↑ ↑
Hubungan Prinsip Aturan Hund dengan Aturan Aufbau
Aturan Aufbau menentukan urutan orbital yang harus diisi berdasarkan tingkat energinya. Elektron selalu mengisi orbital dengan energi lebih rendah sebelum berpindah ke orbital yang energinya lebih tinggi.
Setelah elektron mencapai subkulit yang memiliki beberapa orbital setingkat, prinsip aturan Hund mulai berlaku. Dengan demikian, Aufbau menentukan urutan pengisian orbital, sedangkan Hund mengatur cara pengisian orbital-orbital yang memiliki energi sama.
Hubungan Prinsip Aturan Hund dengan Asas Larangan Pauli
Asas Larangan Pauli menyatakan bahwa satu orbital hanya dapat ditempati oleh maksimal dua elektron dengan arah spin yang berlawanan.
Prinsip aturan Hund tidak bertentangan dengan asas tersebut. Aturan Hund hanya mengatur bahwa elektron harus mengisi orbital yang berbeda terlebih dahulu sebelum membentuk pasangan. Setelah pasangan terbentuk, asas Larangan Pauli memastikan kedua elektron dalam orbital tersebut memiliki arah spin yang berlawanan.
Kesalahan yang Sering Dilakukan Siswa
Kesalahan yang paling sering terjadi adalah langsung memasangkan elektron pada orbital pertama meskipun masih terdapat orbital kosong yang memiliki tingkat energi sama. Padahal, menurut aturan Hund, elektron harus mengisi seluruh orbital setingkat satu per satu terlebih dahulu.
Kesalahan lainnya adalah menggambar elektron dengan arah spin yang tidak sejajar saat masih mengisi orbital secara tunggal. Pada tahap awal pengisian, semua elektron tunggal digambarkan memiliki arah spin yang sama untuk menunjukkan keadaan energi yang paling stabil.
Contoh Soal Prinsip Aturan Hund
Contoh Soal 1
Gambarkan diagram orbital untuk atom nitrogen (Z = 7).
Penyelesaian:
Konfigurasi elektron:
1s² 2s² 2p³
Diagram orbital:
- 1s : ↑↓
- 2s : ↑↓
- 2p : ↑ ↑ ↑
Jawaban:
Ketiga elektron pada subkulit 2p menempati orbital yang berbeda sesuai prinsip aturan Hund.
Contoh Soal 2
Manakah diagram yang benar untuk konfigurasi 2p²?
Pilihan A
↑↓ _ _
Pilihan B
↑ ↑ _
Penyelesaian:
Elektron harus mengisi orbital yang berbeda terlebih dahulu.
Jawaban:
Pilihan B benar karena memenuhi prinsip aturan Hund.
Contoh Soal 3
Mengapa elektron tidak langsung berpasangan dalam satu orbital?
Penyelesaian:
Elektron bermuatan negatif sehingga saling tolak-menolak. Penyebaran elektron ke orbital yang berbeda akan menurunkan gaya tolak-menolak dan membuat atom lebih stabil.
Jawaban:
Elektron mengisi orbital secara tunggal terlebih dahulu agar energi atom menjadi lebih rendah sesuai prinsip aturan Hund.
Tips Mudah Mengingat Prinsip Aturan Hund
Cara sederhana untuk mengingat aturan Hund adalah membayangkan kursi-kursi kosong di dalam sebuah ruangan. Ketika beberapa orang masuk, mereka cenderung duduk di kursi yang berbeda terlebih dahulu sebelum duduk berdampingan. Elektron juga memiliki kecenderungan serupa dengan mengisi orbital kosong satu per satu sebelum membentuk pasangan.
Selain itu, biasakan menggambar diagram orbital saat menyusun konfigurasi elektron. Latihan secara rutin akan membantu memahami kapan aturan Hund mulai diterapkan dan bagaimana hubungan aturan tersebut dengan aturan Aufbau serta asas Larangan Pauli.
Kesimpulan
Prinsip aturan Hund menyatakan bahwa elektron akan mengisi orbital-orbital yang memiliki tingkat energi sama secara tunggal terlebih dahulu dengan arah spin sejajar sebelum mulai berpasangan. Aturan ini membuat susunan elektron menjadi lebih stabil karena mengurangi gaya tolak-menolak antar elektron dalam orbital yang sama.
Dengan memahami hubungan aturan Hund dengan aturan Aufbau dan asas Larangan Pauli, siswa akan lebih mudah menyusun konfigurasi elektron serta menggambar diagram orbital dengan benar. Oleh karena itu, penguasaan prinsip aturan Hund menjadi salah satu langkah penting dalam mempelajari struktur atom pada Kimia SMA Kelas 11.
