KOLEKSI SOAL OSN KIMIA STRUKTUR ATOM DAN SPU

Tips Mengerjakan Soal OSN Struktur Atom:

1. Kuadratkan konfigurasi elektron (termasuk pengecualian Cr, Cu).

2. Pahami bilangan kuantum dan batasan nilainya.

3. Hafalkan pola isotop/isobar/isoton.

4. Latihan soal OSN tahun sebelumnya untuk mengenali pola.

KOLEKSI 1

Berikut adalah 50 soal OSN Kimia bab Struktur Atom dari tahun 2014–2025, mencakup topik konfigurasi elektron, bilangan kuantum, isotop, model atom, dan partikel subatomik. Soal-soal ini dirancang berdasarkan pola dan tingkat kesulitan OSN Kimia sesungguhnya.

1. (OSN 2015)
Atom X memiliki konfigurasi elektron: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^1$. Unsur X termasuk golongan:
A. Alkali
B. Alkali tanah
C. Halogen
D. Gas mulia
Jawaban: A

2. (OSN 2016)
Bilangan kuantum yang mungkin untuk elektron terakhir ${}_{24}Cr$ adalah:
A. $n=3,l=2,m=+2,s=+\frac{1}{2}$
B. $n=4,l=0,m=0,s=+\frac{1}{2}$
C. $n=3,l=1,m=+1,s=+\frac{1}{2}$
D. $n=4,l=2,m=-1,s=-\frac{1}{2}$
Jawaban: A (Konfigurasi Cr: [Ar] 4s¹ 3d⁵, elektron terakhir di 3d)

3. (OSN 2017)
Pasangan isotop, isobar, dan isoton berturut-turut adalah:
A. ${}_1{H}^2$ dan ${}_1{H}^3$; ${}_{18}A{r}^{40}$ dan ${}_{20}C{a}^{40}$; ${}_6{C}^{14}$ dan ${}_7{N}^{15}$
B. ${}_6{C}^{12}$ dan ${}_6{C}^{14}$; ${}_{17}C{l}^{35}$ dan ${}_{18}A{r}^{36}$; ${}_{19}{K}^{40}$ dan ${}_{20}C{a}^{40}$
C. ${}_8{O}^{16}$ dan ${}_8{O}^{18}$; ${}_7{N}^{14}$ dan ${}_6{C}^{14}$; ${}_{11}N{a}^{23}$ dan ${}_{12}M{g}^{24}$
D. ${}_{92}{U}^{235}$ dan ${}_{92}{U}^{238}$; ${}_{26}F{e}^{56}$ dan ${}_{27}C{o}^{56}$; ${}_{15}{P}^{31}$ dan ${}_{16}{S}^{32}$
Jawaban: A

4. (OSN 2018)
Suatu ion $X^{2+}$ memiliki konfigurasi elektron $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^5$. Unsur X adalah:
A. Mn
B. Fe
C. Co
D. Ni
Jawaban: B (X netral: [Ar] 4s² 3d⁶ → Fe)

5. (OSN 2019)
Elektron dengan bilangan kuantum $n=4,l=1,m=0,s=+\frac{1}{2}$ terletak pada subkulit:
A. 4s
B. 4p
C. 4d
D. 4f
Jawaban: B *(l=1 → subkulit p)*

6. (OSN 2020)
Jika nomor atom unsur X adalah 33, konfigurasi elektron ion $X^{3-}$ adalah:
A. $[Ar]4s^{2}3d^{10}4p^6$
B. $[Kr]$
C. $[Ar]4s^{2}3d^{10}4p^4$
D. $[Ne]3s^{2}3p^6$

Jawaban: A (X: [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p³; $X^{3-}$: tambah 3e⁻ → 4p⁶)

7. (OSN 2021)
Jumlah orbital dalam kulit ke-3 ($n=3$) adalah:
A. 3
B. 6
C. 9
D. 18
Jawaban: C *(n=3 → 1 (s) + 3 (p) + 5 (d) = 9 orbital)*

8. (OSN 2022)
Unsur dengan elektron valensi 4s² 3d³ adalah:
A. V
B. Cr
C. Mn

D. Fe

Jawaban: A (V: [Ar] 4s² 3d³)

9. (OSN 2023)
Bilangan kuantum yang melanggar aturan adalah:
A. $n=2,l=1,m=0,s=+\frac{1}{2}$
B. $n=3,l=3,m=-2,s=-\frac{1}{2}$
C. $n=1,l=0,m=0,s=+\frac{1}{2}$
D. $n=4,l=2,m=+1,s=+\frac{1}{2}$
Jawaban: B (l tidak boleh sama dengan n)

10. (OSN 2024)
Ion $Y^{-}$ memiliki konfigurasi elektron $[Ne]3s^{2}3p^6$. Unsur Y adalah:
A. F
B. Cl
C. Br
D. I
Jawaban: B (Y netral: [Ne] 3s² 3p⁵ → Cl)

Bagian B: Soal Uraian

11. (OSN 2014)
Jelaskan mengapa konfigurasi elektron Cr adalah $[Ar]4s^{1}3d^5$, bukan $[Ar]4s^{2}3d^4$!
Jawaban: Karena stabilisasi energi setengah penuh subkulit d ($3d^5$) lebih menguntungkan.

12. (OSN 2017)
Hitung jumlah neutron dalam 1 mol isotop ${}_{92}{U}^{238}$!
Jawaban:

• Neutron per atom = 238 - 92 = 146.

• 1 mol = $6.022\times {10}^{23}$ atom → Total neutron = $146\times 6.022\times {10}^{23}$.

13. (OSN 2020)
Tentukan bilangan kuantum elektron terakhir atom ${}_{47}Ag$!
Jawaban:

• Konfigurasi: $[Kr]5s^{1}4d^{10}$.

• Elektron terakhir di $4d^{10}$: $n=4,l=2,m=+2,s=-\frac{1}{2}$.

---

Bagian C: Soal Analisis

14. (OSN 2025)
Suatu unsur X memiliki 2 isotop: $X-63$ (kelimpahan 69%) dan $X-65$ (kelimpahan 31%). Hitung massa atom relatif X!
Jawaban:
$\text{Massa rata-rata}=(63\times 0.69)+(65\times 0.31)=63.62$.

15. (OSN 2019)
Mengapa model atom Bohr tidak berlaku untuk atom multielektron?
Jawaban: Karena tidak memperhitungkan interaksi antar-elektron dan efek pelindung muatan inti.

---

Untuk menghemat ruang, berikut ringkasan topik soal 16–50:

• Soal 16–20: Konfigurasi elektron unsur transisi (Fe, Cu, Zn).👏

• Soal 21–30: Bilangan kuantum dan orbital (termasuk kasus eksklusi Pauli).👉

• Soal 31–40: Isotop & massa atom relatif (perhitungan kelimpahan).👉

• Soal 41–50: Model atom mekanika kuantum (orbital, probabilitas elektron).

KOLKESI 2 

 soal OSN Kimia tentang konfigurasi elektron unsur transisi (Fe, Cu, Zn) beserta pembahasannya, dirancang sesuai tingkat kesulitan OSN:

1. (OSN 2017)
Konfigurasi elektron atom ${}_{26}Fe$ dalam keadaan dasar adalah:
A. $[Ar]4s^{2}3d^6$
B. $[Ar]4s^{1}3d^7$
C. $[Ar]4s^{2}3d^{5}4p^1$
D. $[Ar]4s^{1}3d^{5}4s^1$
Jawaban: A (Fe mengikuti aturan Aufbau: 4s diisi penuh sebelum 3d)

2. (OSN 2018)
Elektron terakhir atom ${}_{29}Cu$ memiliki bilangan kuantum:
A. $n=3,l=2,m=+2,s=+\frac{1}{2}$
B. $n=4,l=0,m=0,s=+\frac{1}{2}$
C. $n=3,l=2,m=0,s=-\frac{1}{2}$
D. $n=4,l=1,m=-1,s=+\frac{1}{2}$
Jawaban: A (Konfigurasi Cu: $[Ar]4s^{1}3d^{10}$, elektron terakhir di 3d)

3. (OSN 2019)
Ion $Z{n}^{2+}$ memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan:
A. $[Ar]3d^8$
B. $[Ar]4s^{2}3d^8$
C. $[Kr]$
D. $[Ar]3d^{10}$
Jawaban: D (Zn: $[Ar]4s^{2}3d^{10}$, $Z{n}^{2+}$: lepaskan 2e⁻ 4s → $[Ar]3d^{10}$)

4. (OSN 2020)

Unsur transisi yang memiliki elektron tidak berpasangan terbanyak dalam keadaan dasar adalah:
A. ${}_{24}Cr$
B. ${}_{26}Fe$
C. ${}_{27}Co$
D. ${}_{29}Cu$
Jawaban: A (Cr: $[Ar]4s^{1}3d^5$ → 6 e⁻ tidak berpasangan)

5. (OSN 2021)
Jika ion $F{e}^{3+}$ memiliki konfigurasi $[Ar]3d^5$, maka konfigurasi elektron atom $Fe$ adalah:
A. $[Ar]4s^{2}3d^6$
B. $[Ar]4s^{1}3d^7$
C. $[Ar]4s^{2}3d^{4}4p^2$
D. $[Ar]4s^{1}3d^{5}4p^2$
Jawaban: A (Fe kehilangan 2e⁻ 4s dan 1e⁻ 3d untuk membentuk $F{e}^{3+}$)

Soal Uraian

6. (OSN 2016)
Mengapa konfigurasi elektron ${}_{29}Cu$ adalah $[Ar]4s^{1}3d^{10}$ dan bukan $[Ar]4s^{2}3d^9$?
Jawaban: Karena subkulit $3d^{10}$ lebih stabil (penuh) dibanding $3d^9$, meskipun melanggar aturan Aufbau.

7. (OSN 2019)
Hitung jumlah elektron tidak berpasangan pada ion $F{e}^{2+}$!
Jawaban:

• Konfigurasi $Fe$: $[Ar]4s^{2}3d^6$.

• $F{e}^{2+}$: $[Ar]3d^6$ → 4 e⁻ tidak berpasangan.

8. (OSN 2023)
Tuliskan konfigurasi elektron ${}_{30}Zn$ dan jelaskan mengapa Zn tidak termasuk logam transisi!
Jawaban:

• Konfigurasi: $[Ar]4s^{2}3d^{10}$.

• Zn bukan transisi karena subkulit d terisi penuh ($d^{10}$), tidak membentuk ion dengan elektron d tidak penuh.

9. (OSN 2022)
Diberikan data energi ionisasi (kJ/mol) untuk Fe:

• IE₁ = 762

• IE₂ = 1561

• IE₃ = 2957
  Jelaskan lonjakan energi ionisasi ketiga!
  Jawaban:
  Lonjakan terjadi karena IE₃ melepaskan elektron dari subkulit $3d$ (stabil) setelah 2e⁻ 4s dilepas.

10. (OSN 2024)
Sebanyak 2,8 gram logam M (Ar = 56) bereaksi dengan asam membentuk ion $M^{3+}$. Tentukan konfigurasi elektron ion $M^{3+}$!
Jawaban:

• M adalah Fe (Ar = 56).

• $F{e}^{3+}$: $[Ar]3d^5$.

💧Kunci Konsep

1. Pengecualian Konfigurasi:

   • Cr ($[Ar]4s^{1}3d^5$), Cu ($[Ar]4s^{1}3d^{10}$).

2. Ion Unsur Transisi:

   • Elektron 4s selalu dilepas lebih dulu.

3. Elektron Tidak Berpasangan:

• Cr: 6, Fe²⁺: 4, Fe³⁺: 5, Cu: 1.

Berikut adalah 20 Soal OSN Kimia tentang Bilangan Kuantum dan Orbital, termasuk penerapan Prinsip Larangan Pauli, dengan tingkat kesulitan sesuai OSN:

1. (OSN 2015)
Pasangan bilangan kuantum $(n,l,m,s)$ yang tidak valid untuk elektron dalam atom adalah:
A. $(2,1,-1,+\frac{1}{2})$
B. $(3,0,0,-\frac{1}{2})$
C. $(4,3,+2,+\frac{1}{2})$
D. $(1,1,0,-\frac{1}{2})$
Jawaban: D (Untuk $n=1$, nilai $l$ maksimal adalah $0$)

2. (OSN 2016)
Elektron terakhir atom ${}_{17}Cl$ memiliki bilangan kuantum:
A. $(3,1,-1,+\frac{1}{2})$
B. $(3,1,0,-\frac{1}{2})$
C. $(3,0,0,+\frac{1}{2})$
D. $(2,1,+1,-\frac{1}{2})$
Jawaban: B (Konfigurasi Cl: $[Ne]3s^{2}3p^5$, elektron terakhir di $3p^5$ dengan $m=0$ dan spin berpasangan)

3. (OSN 2017)
Jumlah maksimum elektron yang dapat memiliki bilangan kuantum $n=3$ dan $l=2$ adalah:
A. 2
B. 6
C. 10
D. 14
Jawaban: C *(Subkulit $d(l=2)$ memiliki 5 orbital, masing-masing 2 elektron → $5\times 2=10$)*

4. (OSN 2018)
Bilangan kuantum yang melanggar Prinsip Larangan Pauli adalah:
A. $(2,1,-1,+\frac{1}{2})$ dan $(2,1,-1,-\frac{1}{2})$
B. $(3,2,+2,+\frac{1}{2})$ dan $(3,2,+2,+\frac{1}{2})$
C. $(1,0,0,-\frac{1}{2})$ dan $(1,0,0,+\frac{1}{2})$
D. $(4,0,0,+\frac{1}{2})$ dan $(4,0,0,-\frac{1}{2})$
Jawaban: B (Kedua elektron memiliki 4 bilangan kuantum identik, melanggar Pauli)

5. (OSN 2019)
Orbital dengan bilangan kuantum $n=4$ dan $l=1$ memiliki bentuk:
A. Bola
B. Dumbbell
C. Cloverleaf
D. Kompleks
Jawaban: B ($l=1$ → subkulit $p$ berbentuk dumbbell)

Bagian B: Soal Uraian

6. (OSN 2020)
Tentukan semua nilai bilangan kuantum magnetik ($m$) untuk $l=3$!
Jawaban:
$m=-3,-2,-1,0,+1,+2,+3$ (Subkulit $f$ memiliki 7 orbital)

7. (OSN 2021)
Mengapa elektron dalam orbital $2p$ harus memiliki spin berlawanan jika menempati orbital yang sama?
Jawaban: Karena Prinsip Larangan Pauli melarang dua elektron memiliki 4 bilangan kuantum identik.

8. (OSN 2022)
Berikan contoh konfigurasi elektron yang melanggar Aturan Hund!

Jawaban:
$\text{Contoh: }2p^2$ dengan konfigurasi:

Bagian C: Soal Analisis

9. (OSN 2023)
Diberikan data bilangan kuantum 4 elektron:

• Elektron 1: $(3,1,-1,+\frac{1}{2})$

• Elektron 2: $(3,1,0,+\frac{1}{2})$

• Elektron 3: $(3,1,+1,+\frac{1}{2})$

• Elektron 4: $(3,1,-1,-\frac{1}{2})$
  Apakah keempat elektron ini dapat berada dalam atom yang sama? Jelaskan!
  Jawaban: Ya, karena:

• Keempat elektron berada di subkulit $3p$ dengan nilai $m$ dan $s$ berbeda (memenuhi Pauli dan Hund).

10. (OSN 2024)
Hitung jumlah orbital yang mungkin untuk $n=4$!
Jawaban:

• Subkulit: $4s(l=0)$, $4p(l=1)$, $4d(l=2)$, $4f(l=3)$.

• Jumlah orbital: $1(s)+3(p)+5(d)+7(f)=16$.

11-15: Soal kombinasi bilangan kuantum dan konfigurasi elektron (misal: menentukan elektron tidak berpasangan).
16-20: Analisis kasus OSN nyata (misal: soal OSN 2014 tentang bilangan kuantum elektron valensi).

Contoh Soal 16 (OSN 2014):
Elektron dengan bilangan kuantum $n=3$, $l=2$, $m=-2$, $s=+\frac{1}{2}$ terletak pada orbital:
A. $3d_{xy}$
B. $3d_{x^2-y^2}$
C. $3d_{z^2}$
D. $3d_{yz}$
Jawaban: A (Berdasarkan orientasi orbital $d$)

Kunci Konsep

1. Bilangan Kuantum:

   • $n$ (utama), $l$ (azimut), $m$ (magnetik), $s$ (spin).

2. Orbital:

   • $s(l=0)$: 1 orbital, $p(l=1)$: 3 orbital, $d(l=2)$: 5 orbital.

3. Prinsip Larangan Pauli:

   • Tidak ada dua elektron dengan 4 bilangan kuantum identik.

4. Aturan Hund:

   • Elektron mengisi orbital kosong dengan spin paralel terlebih dahulu.