Bilangan Kuantum

Bilangan Kuantum (Quantum Number) adalah sebuah materi yang ada di Kimia. Quantum number sendiri adalah bilangan yang memiliki makna khusus dalam menjelaskan keadaan sistem kuantum.

Bilangan-bilangan kuantum dapat memberikan deskripsi keadaan elektron dalam atom.

Untuk pembahasan kali ini tentunya kami akan memberikan penjelasan yang jelas dan lengkap tentang bagaimana mencari bilangan kuantum.

Tidak lepas juga dari materi, jenis-jenis bilangan ini beserta pengertian akan dijelaskan secara jelas di bawah ini.

Maka dari itu, baca selengkapnya ya sampai ke bawah agar dapat memahami materi ini!

Pengertian Bilangan Kuantum

Apa sih yang dimaksud mengenai bilangan kuantum ini?

Dikutip dari Wikipedia pengertian bilangan kuantum (Quantum Number) adalah bilangan yang menyatakan kedudukan atau posisi elektron dalam atom yang diwakili oleh suatu nilai yang menjelaskan kuantitas kekal dalam sistem dinamis.

Bilangan ini menggambarkan sifat elektron dalam suatu orbital.

Quantum number menentukan tingkat energi utama atau jarak dari inti, bentuk orbital, orientasi orbital, dan spin elektron.

Setiap sistem quantum dapat memiliki satu atau lebih bilangan quantum.

Bilangan kuantum merupakan salah satu ciri khas dari model atom mekanika kuantum atau model atom modern yang dicetuskan oleh Erwin Schrödinger.

Dalam mekanika quantum, quantum number diperlukan untuk menggambarkan distribusi elektron dalam atom hidrogen dan atom-atom lain.

Bilangan-bilangan ini diturunkan dari penyelesaian matematis persamaan Schrödinger untuk atom hidrogen.

Jenis-Jenis Bilangan

Adapun dalam pengelompokan bilangan ini, atau dapat dikatakan jenis bilangan kuantum adalah sebagai berikut ini:

1. Bilangan Kuantum Utama
   Disimbolkan dengan huruf (n) yang menyatakan tingkat energi.
2. Bilangan Kuantum Azimut (Momentum Sudut)
   Disimbolkan (ℓ) yang menyatakan bentuk orbital.
3. Bilangan Kuantum Magnetik
   Disimbolkan dengan huruf (m) yang menyatakan orientasi orbital dalam ruang tiga dimensi.
4. Bilangan Kuantum Spin
   Disimbolkan dengan huruf (s) yang menyatakan spin elektron pada sebuah atom.

Untuk penjelasan dari ke-empat jenis bilangan kuantum yakni sebagai berikut.

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama (primer) digunakan untuk menyatakan tingkat energi utama yang dimiliki oleh elektron dalam sebuah atom.

Bilangan ini tidak pernah bernilai nol (0). Bilangan kuantum utama dapat mempunyai nilai semua bilangan positif, yaitu 1,2,3,4 dan seterusnya.

Sedangkan kelopak atom dinyatakan dengan huruf K,L,M,N dan seterusnya.

Contohnya:

n=1 elektron berada pada kelopak K;

n=2 elektron berada pada kelopak L;

n=3 elektron berada pada kelopak M;

n=4 elektron berada pada kelopak N;

Bilangan quantum 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.

2. Bilangan Kuantum Azimut (Momentum Sudut)

Bilangan kuantum azimut sering disebut dengan momentum sudut. Energi sebuah elektron berhubungan dengan gerakan orbital yang digambarkan dengan momentum sudut.

Momentum sudut tersebut dikarakterisasi menggunakan bilangan azimut. Bilangan ini menyatakan bentuk suatu orbital dengan simbol {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell} “huruf L kecil”.

Bilangan azimut juga berhubungan dengan jumlah subkelopak. Nilai ini menggambarkan subkelopak yang dimana elektron berbeda.

Untuk subkelopak s,p,d,f bilangan azimut berturut-turut adalah 0,1,2,3.

Nilai bilangan azimut atau ” {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell} ” ini bergantungan pada nilai bilangan kuantum utama atau “n”.

Untuk nilai (n) tertentu, {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell} mempunyai nilai bilangan bulat yang mungkin dari 0 sampai (n-1).

Bila n-1, hanya ada satu nilai {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell} yakni {\displaystyle \ell =n-1=1-1=0} {\displaystyle \ell =n-1=1-1=0}.

Bila n=2, ada dua nilai {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell}, yakni 0 dan 1.

Bila n=3, ada tiga nilai {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell}, yakni 0,1,dan 2. Nilai-nilai {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell} biasanya ditandai dengan huruf s, p, d, f…. seperti berikut:

	0	1	2	3
Nama orbital	s	p	d	f

Jadi bila {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell}=0, kita mempunyai sebuah orbital s; bila {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell}=1, kita mempunyai orbital f; dan seterusnya.

Sekumpulan orbital-orbital dengan nilai n yang sama seringkali disebut dengan kulit. Satu atau lebih orbital dengan nilai n dan {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell} yang sma dirujuk selalu subkelopak.

Misalnya kelopak dengan n=2 terdiri atas 2 subkelopak, {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell}=0 dan 1 (nilai-nilai {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell} yang diizinkan untuk n=2.

Subkelopak-subkelopak ini disebut subkelopak 2s dan subkelopak 2p dimana 2 melambangkan nilai {\displaystyle \ell} {\displaystyle \ell}.

Tabel di bawah ini menunjukkan keterkaitan jumlah kelopak dengan banyaknya subkelopak serta jenis subkelopak dalam suatu atom.

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Bilangan ini menyatakan tingkah laku elektron dalam medan magnet. Tidak adanya medan magnet luar membuat elektron atau orbital mempunyai nilai n dan l yang sama tetapi berbeda m.

Namun, dengan adanya medan magnet, nilai tersebut sedikit berubah. Hal ini dikarenakan timbulnya interaksi antara medan magnet sendiri dengan medan magnet luar.

Bilangan ini ada karena momentum sudut elektron, gerakannya berhubungan aliran arus listrik.

Karena interaksi ini, elektron menyesuaikan diri di wilayah tertentu sekitar inti. Daerah khusus ini dikenal sebagai orbital. Orientasi elektron di sekitar inti dapat ditentukan dengan menggunakan bilangan ini.

Di dalam satu subkulit, nilai m bergantung pada nilai bilangan azimut/momentum sudut l. Untuk nilai l tertentu, ada (2l + 1) nilai buat m sebagai berikut: -l, (-l + 1), …, (+l – 1), +1

Bila l=0, maka m=0. Bila l =1, maka terdapat 3 nilai m yaitu -1, 0, dan -1. Bila l = 2, maka terdapat lima nilai m yaitu -2, -1, 0, +1, dan +2.

Jumlah m menunjukkan jumlah orbital dalam subkulit dengan nilai l tertentu.

4. Bilangan Kuantum Spin (s)

Bilangan ini menyatakan momentum sudut suatu partikel. Spin mempunyai simbol “s” atau sering ditulis dengan ms (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 serah jarum jam.

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%.

Contoh Soal

Adapun setelah kita membahas mengenai quantum number (jenis, pengertian), sekarang kita langsung saja ke contoh soal-soal mengenai quantum number.

Berikut adalah 2 contoh soal dan cara menyelesaikannya:

1. Soal Pertama

Sebuah elektron memiliki harga suatu bilangan kuantum utama (n) = 5. Tentukanlah masing-masing bilangan kuantum yang lainnya.

Jawaban:

2. Soal Kedua

Tentukanlah bil kuantum (utama, azimut, magnetik) yang mungkin bisa jadi dimiliki oleh suatu elektron yang menempati subtingkat energi 4d.

Jawaban:

Bagaimana dari kedua soal tersebut? Apakah sudah paham? Apabila belum paham, coba sekali lagi membaca dengan perlahan dan diamati baik-baik.

Demikian materi yang dapat disampaikan, theinsidemag.com ber-terimakasih atas kunjungan Anda. Semoga ilmu ini dapat bermanfaat bagi kalian para pembaca.

Referensi:

https:// id.wikipedia.org/wiki/Bila ngan_kuantum
https:// rumusbilangan.com/bilang an-kuantum/
https:// slideplayer.info/slide/13721836/

Originally posted 2022-04-19 14:12:40.