OSN KIMIA BAB STRUKTUR ATOM DAN SPU

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.

---

16. (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)

17. (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)

18. (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 → $[Ar]3d^{10}$)

19. (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)

20. (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

21. (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.

22. (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.

23. (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.

24. (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.

25. (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.