Bilangan Kuantum | Kimia

Pengertian Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum adalah suatu nilai yang menjelaskan kuantitas kekal dalam sistem dinamis. Bilangan ini menggambarkan sifat orbital dan elektron dalam orbital.

Bilangan ini 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.

Macam-Macam bilangan kuantum

Untuk menjelaskan elektron secara lengkap dibutuhkan empat macam bilangan kuantum, yaitu:
1) Bilangan kuantum utama (n), menyatakan tingkat energi/kulit atom.
2) Bilangan kuantum azimuth (l), menyatakan sub-kulit atom dan bentuk geometri orbital.
3) Bilangan kuantum magnetik (m), menyatakan banyak dan posisi/orientasi orbital.
4) Bilangan kuantum spin (s), menyatakan kedudukan elektron dalam suatu orbital.

Penjelasan

1.    Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan ini digunakan untuk menyatakan tingkat energi utama yang dimiliki oleh elektron dalam sebuah atom. Bilangan utama tidak pernah bernilai nol. Semakin tinggi nilai n semakin tinggi pula energi elektron.
Untuk sebuah atom, nilai bilangan utama berkisar dari 1 ke tingkat energi yang mengandung elektron terluar. Bilangan kuantum utama mempunyai nilai sebagai bilangan bulat positif 1, 2, 3, dst. Nilai-nilai tersebut melambangkan K, L, M, dst.

Kulit	K	L	M	N	O
Nilai n	1	2	3	4	5

2. Bilangan Kuantum Azimut (ℓ)

Bilangan kuantum azimuth/orbital (l) adalah suatu harga yang menyatakan sub-kulit atom dan bentuk geometri orbital.

Harga l yang diijinkan di setiap kulitnya adalah:

Kulit-kulit atom dalam keadaan penuh terisi elektron beserta harga b.k. azimut

Bilangan ini sering disebut dengan bilangan kuantum angular (sudut). Energi sebuah elektron berhubungan dengan gerakan orbital yang digambarkan dengan momentum sudut. Momentum sudut tersebut dikarakterisasi menggunakan bilangan kuantum azimut. Bilangan kuantum azimut menyatakan bentuk suatu orbital dengan simbol ℓ.
 
Bilangan azimut juga berhubungan dengan jumlah subkulit. Nilai ini menggambarkan subkulit yang dimana elektron berada. Untuk subkulit s, p, d, f, bilangan kuantum azimut berturut-turut adalah 0, 1, 2, 3.
 
3.     Bilangan Kuantum Magnetik (m) 


Bilangan kuantum magnetik (m) adalah suatu harga yang menyatakan banyak dan posisi/orientasi orbital.
Harga m yang diijinkan di setiap sub-kulitnya: 
  
 
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 dapat sedikit berubah. Hal tersebut dikarenakan timbulnya interaksi antara medan magnet sendiri dengan medan magnet luar.
Bilangan magnetik ada karena momentum sudut elektron, gerakannya berhubungan dengan aliran arus listrik. Karena interaksi ini, elektron menyesuaikan diri di wilayah tertentu di sekitar inti. Daerah khusus ini dikenal sebagai orbital. Orientasi elektron di sekitar inti dapat ditentukan dengan menggunakan bilangan kuantum magnetik.
 

Sub-kulit atom dalam keadaan terisi penuh elektron beserta harga b.k. magnetik

4.     Bilangan Kuantum Spin (s)

Bilangan ini menyatakan momentum sudut suatu partikel. Spin mempunyai simbol s atau sering ditulis dengan m_s (bilangan kuantum spin magnetik). Suatu elektron dapat mempunyai bilangan kuantum spin s = +½ atau –½.

Nilai positif atau negatif dari spin menyatakan spin atau rotasi partikel pada sumbu. Sebagai contoh, untuk nilai s = +½ berarti berlawanan arah jarum jam (ke atas), sedangkan s = -½ 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 mengarah ke bawah adalah 50% .

      Harga bilangan kuantum spin

Bentuk Orbital

 

    Orbital s berbentuk satu buah balon atau satu bola.

Orbital p berbentuk satu buah balon yang dipilin atau dua bola.

Orbital d berbentuk dua buah balon yang dipilin atau empat bola.