Mengenal Bilangan Kuantum ( Bilangan Kuantum Utama, Azimuth, Magnetik, dan Spin )

Table of Contents

Bilangan Kuantum

Dengan adanya pengetahuan tentang model atom mekanika kuantum, ini akan sangat membantu untuk mengetahui gambaran yang lebih jelas dari kedudukan elektron di dalam atom.
Berdasarkan teori mekanika kuantum, kedudukan elektron dalam orbital atom ditunjukkan dengan empat bilangan kuantum, yaitu sebagai berikut

1. Bilangan kuantum utama
2. Bilangan kuantum azimuth
3. Bilangan kuantum magnetik, dan
4. Bilangan kuantum spin

Untuk mengenal ke-empat bilangan kuantum bersebut simak penjelasan di bawah ini.

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama (n) adalah suatu bilangan menunjukkan kulit atom serta menentukan tingkat energi elektron. Bilangan kuantum utama juga dapat digunakan menentukan ukuran orbital. Semakin besar harga n, maka semakin besar pula ukuran orbitalnya. Bilangan kuantum utama memiliki harga 1, 2, 3, dan seterusnya. Contoh seperti di bawah ini:

• n = 1 menunjukkan elektron menempati kulit K
• n = 2 menunjukkan elektron menempati kulit L
• n = 3 menunjukkan elektron menempati kulit M, dan seterusnya

2. Bilangan Kuantum Azimuth (l)

Dalam model atom mekanika kuantum, setiap kulit terdiri atas satu atau lebih sub-kulit. Masing-masing sub-kulit yang ditempati elektron ditunjukkan dengan apa yang disebut sebagai bilangan kuantum azimuth (l).

Bilangan kuantum azimuth dapat juga digunakan menentukan bentuk orbital. Harga bilangan kuantum azimuth bergantung dari harga n, yaitu dari 0 sampai (n - 1).

Harga l = 0, 1, 2, ..., (n - 1)

Contoh:

• Jika n = 1 (kulit K), maka harga l yang mungkin adalah l = 0 (ada satu sub-kulit).
• Jika n = 2 (kulit L), maka harga l yang mungkin adalah l = 0 dan 1 (ada dua sub-kulit).
• Jika n = 3 (kulit M), maka harga l yang mungkin adalah l = 0, 1, dan 2 (ada tiga sub-kulit).
• Jika n = 4 (kulit N), maka harga l yang mungkin adalah l = 0, 1, 2, dan 3 (ada empat sub-kulit).

Setiap sub-kulit dengan harga yang berbeda-beda ini diberi nama khusus, seperti:

• Untuk l = 0, dinamakan sub-kulit s ( s = sharp )
• Untuk l = 1, dinamakan sub-kulit p ( p = principle )
• Untuk l = 2, dinamakan sub-kulit d ( d = diffuse )
• Untuk l = 3, dinamakan sub-kulit f ( f = fundamental )
• Untuk l = 4, 5, dan seterusnya (jika mungkin), dinamakan sub-kulit g, h, dan seterusnya.

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik (m) disini, berfungsi untuk menunjukkan orientasi orbital dalam ruang relatif terhadap orbital lain.

Setiap sub-kulit dapat terdiri dari satu atau lebih orbital dan masing-masing orbital dibedakan berdasarkan harga m.

Harga bilangan kuantum magnetik bergantung dari harga l, yaitu dari -l sampai +l. Jumlah orbital yang terdapat dalam sub-kulit, yaitu (2l + 1). Perhatikan rumus di bawah ini.

Harga m = -l, (-l + 1),...,0,...,(+l- 1), +l

Contoh:

• Jika l = 0 (sub-kulit s), maka harga m = 0 dan terdapat 1 orbital.
• Jika l = 1 (sub-kulit p), maka harga m = -1, 0, +1 dan terdapat 3 orbital.
• Jika l = 2 (sub-kulit d), maka harga m = -2, -1, 0, 1, 2 dan terdapat 5 orbital.
• Jika l = 3 (sub-kulit f), maka harga m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, dan terdapat 7 orbital

Ringkasan Bilangan Kuantum

Pertanyaan !
Apakah sebuah elektron dapat memiliki bilangan kuantum n = 2, l = 2, dan m = 2 ?
Jawab:
Tidak Bisa. Harga bilangan kuantum l ditentukan dari harga bilangan kuantum n dan harganya tidak dapat lebih besar dari (n - 1). Oleh karena itu, jika harga n = 2, maka l hanya bisa memiliki harga 0 atau 1, dan harga bilangan kuantum m tidak dapat lebih besar dari harga bilangan kuantum l.

4. Bilangan Kuantum Spin (s)

Disamping ketiga bilangan kuantum yang telah di jelaskan di atas, masih ada satu lagi bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum spin (s).

Bilangan kuantum spin (s) tidak saling berhubungan dengan ketiga bilangan kuantum sebelumnya. Bilangan kuantum spin muncul akibat sifat elektron yang berputar mengelilingi sumbunya.

Dapat dikatakan bahwa bilangan kuantum spin hanya menunjukkan arah perputaran elektron. Ketika elektron bergerak mengitari inti atom, elektron juga berputar pada sumbunya sendiri (berotasi).

Terdapat 2 kemungkinan arah rotasi elektron, yaitu searah jarum jam ataukah berlawanan arah jarum jam. Jadi, bilangan kuantum spin hanya mempunyai dua harga yang membedakan . Bentuk Orbital arah Atom rotasinya, adalah s = 1/2 dan s = -1/2.

Setelah kita cukup mengenal tentang bilangan kuantum, kali ini kita akan melihat bentuk-bentuk dari orbital atom. Setiap orbital atom memiliki bentuk yang berbeda yang ditentukan dengan bilangan kuantum azimuth (l).

Orbital dengan bilangan kuantum azimuth yang sama memiliki bentuk yang sama. Meskipun begitu, ukuran maupun arah orientasinya bisa berbeda tergantung dari harga bilangan kuantum utama dan magnetik. Untuk lebih jelas perhatikan ketiga orbital di bawah ini.

Orbital s

Orbital s merupakan orbital yang paling sederhana dan terdapat di semua kulit atom, sesuai dengan harga l = 0.

Orbital s memiliki kerapatan elektron yang sama di setiap jarak dari intinya. Jadi dapat kita simpulkan bahwa orbital s digambarkan menyerupai bola yang mengandung sekitar 90% kerapatan elektron total dalam suatu orbital. Ukuran orbital s akan semakin besar bersamaan dengan semakin bertambah harga bilangan kuantum utama.

Orbital p

Orbital p mulai terdapat di kulit kedua (n = 2), sesuai harga l = 1.

Terdapat tiga jenis orbital p yang berbeda orientasinya sesuai dengan tiga harga m, yaitu p_x, p_y, dan p_z.

Kerapatan elektron tiap orbital p terpusat pada dua daerah yang berada pada dua sisi inti yang berlawanan. Orbital p dapat digambarkan seperti balon terpilin. Ukuran orbital p akan semakin bertambah besar bersamaan dengan bertambahnya harga n.

Orbital d

Orbital d mulai terdapat pada kulit ketiga (n = 3), sesuai dengan harga l = 2.

Terdapat lima jenis orbital d yang berbeda orientasinya sesuai dengan lima harga m, yaitu d_xy, d_yz, d_xz , d_x²-y², dan d_z².