Pertanyaan mengenai jumlah orbital unsur X dengan nomor atom 20 membawa kita langsung pada pemahaman dasar kimia anorganik, khususnya konfigurasi elektron. Nomor atom (Z) adalah identitas unik suatu unsur, menentukan jumlah proton dan, dalam keadaan netral, jumlah elektron yang dimiliki unsur tersebut. Untuk unsur dengan nomor atom 20, kita berhadapan dengan unsur yang dikenal sebagai Kalsium (Ca).
Unsur dengan nomor atom Z=20 adalah Kalsium (Ca). Oleh karena itu, atom netral Kalsium memiliki total 20 elektron yang harus didistribusikan ke dalam orbital-orbital atom sesuai dengan prinsip Aufbau, aturan Hund, dan larangan Pauli. Memahami distribusi elektron ini sangat penting karena konfigurasi elektron secara langsung menentukan sifat kimia dan, yang terpenting bagi pertanyaan ini, jumlah total orbital yang terisi.
Pengisian orbital mengikuti urutan energi yang ditetapkan oleh prinsip Aufbau. Urutan pengisian energi orbital adalah sebagai berikut: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, dan seterusnya. Setiap jenis orbital memiliki kapasitas maksimum elektron yang berbeda:
Mari kita susun konfigurasi elektron untuk 20 elektron Kalsium (Ca):
Untuk menentukan jumlah total orbital yang terisi (orbital yang mengandung setidaknya satu elektron), kita perlu menjumlahkan jumlah orbital pada setiap subkulit yang terisi dalam konfigurasi elektron tersebut. Perlu diingat bahwa "jumlah orbital" mengacu pada kotak-kotak dalam diagram orbital, bukan hanya jumlah subkulit.
Perhitungan jumlah orbital berdasarkan konfigurasi 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² adalah sebagai berikut:
Total jumlah orbital terisi = 1 (dari 1s) + 1 (dari 2s) + 3 (dari 2p) + 1 (dari 3s) + 3 (dari 3p) + 1 (dari 4s).
Jumlah Orbital = 1 + 1 + 3 + 1 + 3 + 1 = 10 orbital.
Jadi, jumlah orbital yang terisi oleh 20 elektron Kalsium adalah 10 orbital. Penting untuk dicatat bahwa ini adalah jumlah orbital yang terisi penuh atau setengah terisi. Orbital pada tingkat energi yang lebih tinggi (seperti 3d, 4p) tidak terisi dan tidak dihitung dalam total orbital yang diduduki oleh elektron valensi dan inti.
Kalsium (nomor atom 20) berada pada Golongan 2 (logam alkali tanah) dan Periode 4. Konfigurasi elektron valensinya adalah 4s². Ini berarti Kalsium memiliki 2 elektron pada kulit terluar (kulit n=4). Dalam konteks orbital, orbital valensi yang relevan adalah orbital 4s. Meskipun hanya ada 1 orbital 4s, keberadaan dua elektron di sana sangat mempengaruhi reaktivitasnya.
Karena Kalsium cenderung melepaskan kedua elektron valensinya untuk mencapai konfigurasi gas mulia (seperti Argon), ia membentuk ion Ca²⁺. Analisis jumlah orbital terisi (10 orbital) memberikan pandangan menyeluruh tentang struktur elektron Kalsium, mulai dari inti hingga kulit valensi terluar. Memahami komposisi orbital ini adalah dasar untuk memprediksi bagaimana Kalsium akan berinteraksi dalam ikatan kimia. Semua 10 orbital yang dijelaskan di atas terisi penuh dengan elektron, mencerminkan stabilitas parsial yang dimiliki Kalsium sebelum melepaskan elektron valensinya.
Singkatnya, untuk menjawab pertanyaan kunci: jumlah orbital yang mengandung elektron pada unsur dengan nomor atom 20 (Kalsium) adalah 10 orbital yang tersebar pada subkulit 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, dan 4s.