Bab 4 Kimia

BAB 4

BILANGAN KUANTUM

Pengertian Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum ialah bilangan yang menentukan sebuah kedudukan atau posisi elektron pada atom yang dalam posisinya diwakili oleh suatu nilai yang menjelaskan tentang kuantitas kekal pada sistem dinamis. Bilangan kuantum tersebut menggambarkan sebuah sifat elektron dalam orbital.

Bilangan ini telah menentukan tingkat energi utama atau jarak pada inti, bentuk orbital, orientasi orbital, dan spin elektron. Pada setiap sistem kuantum bisa mempunyai satu atau lebih bilangan kuantum. Bilangan kuantum juga merupakan salah satu ciri khas dari model atom mekanika kuantum atau model atom modern yang dicetuskan oleh seorang ilmuwan fisika bernama Ernest Schrodinger.

Pada mekanika kuantum, bilangan ini digunakan untuk menggambarkan distribusi elektron pada atom hidrogen dan atom-atom yang lainnya. Bilangan-bilangan tersebut diturunkan dari solusi matematis persamaan Schrodinger untuk suatu atom hidrogen.

Menurut mekanika gelombang, setiap tingkat energi pada atom diasosiasikan menggunakan satu atau lebih orbital. Untuk menyatakan kedudukan berikut seperti (tingkat energi, bentuk, serta orientasi) suatu orbital memakai tiga bilangan kuantum, ialah bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth, dan bilangan kuantum magnetik (ml atau m).

Jenis-Jenis Bilangan Kuantum

1. Utama (n)

Bilangan yang menjelaskan tingkat energi utama atau kulit atom. Bilangan kuantum utama memiliki harga mulai dari 1, 2, 3, dan berikutnya (bilangan bulat positif) juga menjelaskan dengan lambang K (n = 1), L (n = 2), dan seterusnya. Orbital-orbital yang menggunakan bilangan ini memiliki tingkat energi yang berbeda secara dinamis.

2. Azimuth (l)

Bilangan yang menjelaskan subkulit. Nilai-nilai untuk bilangan tersebut dikaitkan dengan suatu nilai bilangan kuantum utamanya, yakni semua bilangan bulat dimulai 0 sampai (n – 1).

3. Magnetik (ml atau m)

Bilangan yang menjelaskan orbital khusus yang ditempati elektron didalam sebuah subkulit. Bilangan ini juga menjelaskan tentang orientasi khusus dari orbital itu pada ruang relatif terhadap inti. Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung dengan nilai kuantum azimuth, yakni semua bilangan bulat di mulai –l sampai +l, termasuk dengan 0.

4. Spin (ms atau s)

Bilangan  yang menjelaskan tentang mengintari inti pada sebuah elektron yang berputar pada sumbunya. Gerakan perputaran pada sumbu ini sering disebut sebagai rotasi. Hanya terdapat dua kemungkinan arah rotasi elektron, yakni searah atau berlawanan pada arah jarum jam.

Kedua arah yang berbeda ini dijelaskan dengan bilangan kuantum spin (s) yang memiliki sebuah nilai s = +2/1 atau s = -2/1. Akibatnya pada satu orbital hanya bisa ditempati oleh jumlah maksimum dua elektron, di mana kedua elektron tersebut harus memiliki spin yang berlawanan.

Sehingga akan menghasilkan suatu medan magnet yang berlawanan juga. Medan magnet yang berlawanan ini sangat dibutuhkan untuk menyeimbangi gaya tolak-menolak listrik yang ada (karena muatan sejenis).

Cara Menentukan Bilangan Kuantum

Contoh

16S  mempunyai sebuah konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
Bilangan kuantum dinyatakan dari konfigurasi elektron terakhir, maka hanya perlu perhatikan 3p4.

3p4

Tingkat energi yang kita tandai dengan bold/tebal yaitu bilangan kuantum utama, sehingga n = 3.

Berikutnya, P menunjukkan sebuah bilangan kuantum azimut.
l=0 dengan subkulit s, l=1  dengan subkulit p, l=2 dengan subkulit d, dan l=3 dengan subkulit f.
Dikarenakan berada pada subkulit p, jadi l = 1.

Untuk menghasilkan nilai bilangan kuantum magnetik dan bilangan kuantum spin, kita bisa membuat diagram orbital dari bilangan 3p4.

↑↓   ↑    ↑
-1    0   +1

Pengisian pada elektron berakhir dalam orbital -1, sehingga m = -1. Elektron terakhir tersebut digambarkan dengan anak panah yang mengarah ke bawah, sehingga s = -½.