BILANGAN KUANTUM
Bilangan kuantum adalah suatu nilai yang mewakili posisi
suatu elektron di dalam atom yang akan menjelaskan sebuah kuantitas kekal di
dalam sistem dinamis. Sistem kuantum dapat memiliki beberapa bilangan kuantum
yang akan menentukan sebuah tingkat energi bentuk orbital elektron, orientasi
orbital elektron, dan spin orbital elektron. Bilangan kuantum memiliki beberapa
jenis yang akan menyatakan masing-masing status orbital.
Teori mekanika kuantum juga menjelaskan bahwa atom tersusun
atas kulit-kulit dan masing- masing kulit terdiri atas subkulit-subkulit. Untuk
menggambarkan letak elektron-elektron dalam atom dikenalkan istilah bilangan
kuantum. Dalam teori mekanika kuantum, dikenal empat macam bilangan kuantum,
yaitu bilangan kuantum utama(n), bilangan kuantum azimuth(l), bilangan kuantum
magnetik(m), dan bilangan kuantum spin(s).
a. Bilangan Kuantum Utama (N)
Bilangan kuantum utama (n) menyatakan kulit tempat orbital
berada. Bilangan kuantum utama (n) diberi nomor dari n = 1 sampai dengan n = ≈
. Kulit-kulit tersebut disimbolkan dengan huruf, dimulai huruf K, L, M, N, dan
seterusnya.
Beberapa kulit-kulit
berdasarkan bilangan kuantum utamanya
Bilangan kuantum utama (n) terkait dengan jarak rata-rata
lautan elektron dari inti (jari-jari = r). Jika nilai n semakin besar, maka
jaraknya dengan inti semakin besar pula. Bilangan kuantum utama terdiri atas
orbital-orbital yang diberi simbol s, p, d, f, g, h, i, dan seterusnya, yang
kemudian dikenal dengan bilangan kuantum azimut.
b. Bilangan Kuantum Azimuth (L)
Bilangan kuantum azimuth (l) membagi kulit menjadi orbital-
orbital yang lebih kecil (subkulit). Untuk setiap kulit n, memiliki bilangan
kuantum azimuth (l) mulai l = 0 sampai l = (n – 1). Biasanya subkulit dengan l
= 1, 2, 3, ..., (n – 1) diberi simbol s, p, d, f, dan seterusnya. Bilangan
kuantum azimuth (l) menggambarkan bentuk orbital. Selain itu, pada atom yang
memiliki dua elektron atau lebih bilangan kuantum azimuth(l) juga menyatakan tingkat
energi. Untuk kulit yang sama, energi subkulit akan meningkat dengan
bertambahnya nilai l. Jadi, subkulit s memiliki tingkat energi yang terendah,
diikuti subkulit p, d, f, dan seterusnya.
Subkulit pada bilangan
kuantum azimuth(l)
c. Bilangan Kuantum Magnetik (M)
Bilangan kuantum magnetik (m) membagi bilangan kuantum azimut
menjadi orbital-orbital. Jumlah bilangan kuantum magnetik (m) untuk setiap
bilangan kuantum azimut (l) dimulai dari m = – l sampai m = + l .
Bilangan kuantum magnetik
Hubungan
bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuantum
magnetik (m).
.
d. Bilangan Kuantum Spin (s)
Bilangan kuantum spin (s) menunjukkan arah putaran atau spin
atau rotasi sebuah elektron pada sumbunya. Arah rotasi elektron bisa searah
jarum jam (clockwise) atau berlawanan arah dengan jarum jam (anticlockwise).
Oleh karena itu diberi nilai ± 1/2. Arah rotasi yang searah jarum jam diberi
notasi + 1/2 atau simbol ↑ . Sedangkan yang berlawanan arah dengan jarum jam
diberi notasi – 1/2 atau ↓ . Bilangan kuantum spin merupakan dasar pengisian
elektron dalam orbital .
Elektron mengelilingi
sumbunya menimbulkan medan magnet
Elektron-elektron yang ada dalam atom tidak mungkin berada
dalam keadaan yang sama persis antara satu atom dengan atom lain. Keberadaan
elektron dalam atom bersifat khas. Prinsip ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli,
1925 (dikenal Pauli). Pauli mengusulkan postulat bahwa sebuah elektron dapat
berada dalam dua kemungkinan keadaan yang ditandai dengan bilangan kuantum spin
+ 1/2 atau – 1/2, atau dengan kata lain setiap orbital hanya dapat ditempati
oleh maksimal dua elektron dengan spin yang berbeda.
