Wikistellapedia: BILANGAN KUANTUM

MACAM-MACAM BILANGAN KUANTUM

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

Secara garis besar dari bilangan kuantum, terbagi menjadi empat jenis bilangan kuantum. Jenis bilangan kuantum adalah bilangan kuantum utama (n) yang menyatakan tingkat energi, bilangan kuantum azimut/momentum sudut (l) yang menyatakan bentuk orbital, bilangan kuantum magnetik (m) yang menyatakan orientasi orbital dalam ruang tiga dimensi, dan bilangan kuantum spin (s) yang menyatakan spin elektron pada sebuah atom.

Bilangan Kuantum Utama

Bilangan kuantum utama (primer) digunakan untuk menyatakan tingkat energi utama yang dimiliki oleh elektron dalam sebuah atom. Bilangan kuantum utama tidak pernah bernilai nol. Bilangan kuantum utama dapat mempunyai nilai semua bilangan positif, yaitu 1,2,3,4 dan seterusnya. Sedangkan kulit atom dinyatakan dengan huruf K,L,M,N dan seterusnya.

Contoh Bilangan Kuantum Utama (n)

Contoh Bilangan Kuantum Utama

· n=1 elektron berada pada kulit K

· n=2 elektron berada pada kulit L

· n=3 elektron berada pada kulit M

· n=4 elektron berada pada kulit N dan seterusnya

Bilangan kuantum utama juga berhubungan dengan jarak rata-rata elektron dari inti dalam orbital tertentu. Semakin besar n, semakin besar jarak rata-rata elektron dalam orbital tersebut dari inti dan oleh karena itu semakin besar orbitalnya.

Jadi inti dari bilangan kuantum utama (n) menyatakan tingkat energi utama atau kulit atom. Bilangan kuantum utama mempunyai harga mulai dari 1, 2, 3, dan seterusnya (bilangan bulat positif) serta dinyatakan dengan lambang K (n = 1), L (n = 2), dan seterusnya. Orbital-orbital dengan bilangan kuantum utama berbeda mempunyai tingkat energi yang berbeda secara nyata.

Penggunaan Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum menentukan tingkat energi utama atau jarak dari inti, bentuk orbital, orientasi orbital, dan spin elektron. Setiap sistem kuantum dapat memiliki satu atau lebih bilangan kuantum.

Bilangan kuantum merupakan salah satu ciri khas dari model atom mekanika kuantum atau model atom modern yang dicetuskan oleh Ernest Schrodinger. Dalam mekanika kuantum, bilangan kuantum diperlukan untuk menggambarkan distribusi elektron dalam atom hidrogen dan atom-atom lain. Bilangan-bilangan ini diturunkan dari solusi matematis persamaan Schrodinger untuk atom hidrogen.

2. Bilangan Kuantum Azimut (dilambangkan dengan “l”)

Bilangan kuantum azimuth disebut juga bilangan kuantum momentum angular, bilangan kuantum ini berhubungan dengan bentuk orbital. Artinya nilai l yang berbeda menunjukan bentuk orbital yang berbeda pula. Nilai l adalah dari 0 hingga n-1. Adapun bentuk orbital dengan nilai bilangan kuantum azimuth 1 sampai 3 adalah sebagai berikut:

l = 0 bentuk orbitalnya disebut “orbital s”
l = 1 bentuk orbitalnya disebut “orbital p”
l = 2 bentuk orbitalnya disebut “orbital d”
l = 3 bentuk orbitalnya disebut “orbital f”

3. Bilangan Kuantum Magnetik

Bilangan kuantum magnetik disebut juga bilangan kuantum orientasi sebab bilangan kuantum ini menunjukkan orientasi (arah orbital) dalam ruang atau orientasi subkulit dalam kulit. Nilai bilangan kuantum magnetik berupa deret bilangan bulat dari –m melalui nol sampai +m. Untuk l=1, nilai m=0, ±l. Jadi, nilai bilangan kuantum magnetik untuk l=1 adalah –l melalui 0 sampai +l.

Contoh:

Untuk =1, nilai bilangan kuantum magnetik, m=0, ± 1, atau m= –1, 0, +1. Untuk =2, nilai bilangan kuantum magnetik adalah m= 0, ± 1, ± 2, atau m= –2, –1, 0, +1, +2.

Subkulit-s ( l =0) memiliki harga m=0, artinya subkulit-s hanya memiliki satu buah orbital. Oleh karena m=0, orbital-s tidak memiliki orientasi dalam ruang sehingga bentuk orbital-s dikukuhkan berupa bola yang simetris.

Subkulit-p ( l=1) memiliki nilai m= –1, 0, +1. Artinya, subkulit-p memiliki tiga buah orientasi dalam ruang (3 orbital), yaitu orientasi pada sumbu-x dinamakan orbital px, orientasi pada sumbu-y dinamakan orbital py, dan orientasi pada sumbu-z dinamakan orbital pz.

Subkulit-d ( l=2) memiliki harga m= –2, –1, 0, +1, +2. Artinya, subkulit-d memiliki lima buah orientasi dalam ruang (5 orbital), yaitu pada bidang-xy dinamakan orbital d_xy, pada bidang-xz dinamakan orbital d_xz, pada bidang-yz dinamakan orbital d_yz, pada sumbu x²–y² dinamakan orbital d_x2₋ _y2 , dan orientasi pada sumbu z² dinamakan orbital d_z2 . Contoh orientasi orbital dapat dilihat pada gambar berikut.

4. Bilangan Kuantum Spin

Bilangan Kuantum Spin (s) - Sambil beredar mengintari inti, elektron juga berputar pada sumbunya. Gerak berputar pada sumbu ini disebut rotasi. Hanya ada dua kemungkinan arah rotasi elektron, yaitu searah atau berlawanan arah jarum jam. Kedua arah yang berbeda itu dinyatakan dengan bilangan kuantum spin (s) yang mempunyai nilai s = + 2/1 atau s = – 2/1.

Akibatnya satu orbital hanya dapat ditempati oleh maksimum dua elektron, di mana kedua elektron itu haruslah mempunyai spin yang berlawanan, sehingga menghasilkan medan magnet yang berlawanan pula. Medan magnet yang berlawanan ini diperlukan untuk mengimbangi gaya tolak-menolak listrik yang ada (karena muatan sejenis).

Lihat juga:

Simbol Bilangan Kuantum Spin

Bilangan kuantum spin menyatakan momentum sudut suatu partikel. Spin mempunyai simbol "s" atau sering ditulis dengan ms (bilangan kuantum spin magnetik). Suatu elektron dapat mempunyai bilangan kuantum spin s = +1/2 atau -1/2.

Nilai positif atau negatif dari spin menyatakan spin atau rotasi partikel pada sumbu. Sebagai contoh, untuk nilai s=+1/2 berarti berlawanan arah jarum jam (ke atas), sedangkan s=-1/2 berarti searah jarum jam (ke bawah). Diambil nilai setengah karena hanya ada dua peluang orientasi, yaitu atas dan bawah. Dengan demikian, peluang untuk mengarah ke atas adalah 50% dan peluang untuk ke bawah adalah 50%.

Penting untuk Diingat Kembali

Bahwa kedudukan suatu elektron dalam suatu atom dinyatakan oleh empat bilangan kuantum, yaitu:

a. Bilangan kuantum utama (n) menyatakan kulit utamanya.

b. Bilangan kuantum azimuth (l) menyatakan subkulitnya.

c. Bilangan kuantum magnetik (m) menyatakan orbitalnya.

d. Bilangan kuantum spin (s) menyatakan spin atau arah rotasinya.

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu:

1.Sampai saat ini, elektron-elektron baru menempati subkulit-subkulit s, p, d, dan f. Sedangkan subkulit g, h, dan i belum terisi elektron.

2.Setiap kulit mengandung subkulit sebanyak nomor kulit dan dimulai dari subkulit yang paling sedikit orbitalnya. Kulit pertama hanya mengandung subkulit s; kulit ke-2 mengandung s dan p; kulit ke-3 mengandung subkulit s, p, dan d; dan seterusnya.

Pembagian Kulit-kulit Atom