Bilangan Kuantum

primaindisoft.com

1. Pengertian Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum adalah suatu harga yang menyatakan keadaan orbital suatu atom. Bilangan kuantum terdiri dari:

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), yaitu menyatakan banyak dan posisi/orientasi orbital.

4) Bilangan kuantum spin (s), menyatakan kedudukan elektron dalam suatu orbital.

2. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama merupakan lintasan elektron yang dinyatakan oleh Bohr. Lintasan ini disebu kulit atom. Posisi elektron dalam kulit atom dapat ditentukan menggunakan bilangan kuantum utama. Selain menyatakan posisi elektron dalam kulit atom, bilangan kuantum utama dapat menjelaskan jarak rata-rata awan elektron dari inti atom serta menyatakan tingkat energi atom. Secara nyata, orbital dengan bilangan kuantum utama, berbeda, mempunyai tingkat energi berbeda. Semakin besar nilai n, tingkat energi atom semakin tinggi. (Wulandari, 2016)

3. Bilangan Kuantum Azimut (ℓ)

Bilangan kuantum azimut berfungsi untuk menyatakan subkulit/subtingkat energi/ sublintasan dari elektron yang bergerak. Selain itu, bilangan kuantum azimut juga menentukan bentuk orbital. Setiap kulit atom terdiri atas satu atau beberapa jenis subkulit, yaitu:

- Subkulit s, nilai ℓ = 0

- Subkulit p, nilai ℓ = 1

- Subkulit d, nilai ℓ = 2

- Subkulit f, nilai ℓ = 3

Harga ℓ yang diizinkan di setiap kulitnya adalah:

Kulit-kulit atom dalam keadaan penuh terisi elektron beserta harga bilangan kuantum azimuth:

4. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Daerah atau ruang di sekitar inti tempat peluang suatu elektron ditemukan disebut orbital. Bilangan kuantum yang menggambarkan kedudukan atau orientasi orbital disebut dengan bilangan kuantum magnetik. Bilangan kuatum magnetik memiliki nilai m = -ℓ sampai dengan +ℓ. Posisi/orientasi atau orbital adalah tempat dimana elektron bergerak di dalam atom, dan masing-masing orbital maksimal menampung sepasang elektron. Sub-kulit atom dalam keadaan terisi penuh elektron beserta harga bilangan kuantum magnetik:

5. Bilangan Kuantum Spin (s)

Bilangan kuantum spin menyatakan arah putar elektron terhadap sumbunya (berotasi) sewaktu elektron berputar mengelilingi inti atom. Bilangan kuantum spin dinotasikan dengan s. Arah rotasi elektron ada dua kemungkinan, yaitu berputar searah jarum jam dan berlawanan dengan jarum jam. Oleh karenanya, bilangan kuantum spin mempunyai dua harga yaitu +½ yang dinyatakan dengan tanda panah ke atas (↑) dan -½ yang dinyatakan dengan tanda panah ke bawah (↓).

Maka dari itu, untuk setiap satu harga spin menyatakan sebuah elektron yang arah putarannya ditunjukkan oleh tanda aljabar +/- spin yang bersangkutan. Oleh karena itu ada dua harga spin maka setiap orbital atom juga hanya dapat diisi paling banyak dua elektron dengan arah spin berlawanan. (Wulandari, 2016)

6. Bentuk Orbital

- Bentuk orbital bergantung pada harga bilangan kuantum azimuth (l), dan setiap nilai l memiliki bentuk orbital berbeda.

- Orbital atom adalah sebuah fungsi matematika yang menggambarkan perilaku elektron pada suatu atom sebagai partikel gelombang. Orbital atom mempunyai tiga buah sumbu, yaitu sumbu x, y dan z, dan kemungkinan terbesar ditemukannya elektron terdapat pada titik pertemuannya yang disebut daerah orbital.

1) Orbital s berbentuk satu buah balon atau satu bola.

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

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

4) Orbital f berbentuk empat buah balon yang dipilih atau delapan bola.

7. Diagram Orbital

- Diagram orbital menggambarkan urutan konfigurasi elektron dalam setiap kulit atom.

- Konfigurasi elektron yang ditulis menggunakan bilangan kuantum harus memenuhi kaidah berikut:

a. Azas Aufbau

Pengisian elektron pada sub-kulit diisi dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih besar.

Aturan Pengisian sub-kulit:

Contoh:

- 8O : 1s2 2s2 2p4

- 19K : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

- 26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8

b. Aturan Hund

Pengisian elektron pada orbital yang satu sub-kulit, mula-mula elektron mengisi satu di tiap orbital, baru kemudian berpasangan.

Contoh:

Penyimpangan pengisian sub-kulit terjadi pada sub-kulit d, karena menginginkan kestabilan. Sub-kulit d stabil apabila terisi 5 atau 10 elektron, sehingga apabila terdapat 4 atau 9 elektron pada sub-kulit d, maka sub-kulit d akan ‘meminjam’ elektron dari sub-kulit s. Sub-kulit d juga mengalami penyimpangan pada unsur-unsur lantanida dan aktinida, dimana sebelum mengisi sub-kulit f, terdapat satu elektron yang mengisi sub-kulit d terlebih dahulu.

c. Larangan Pauli

Tidak ada elektron dengan keempat bilangan kuantum yang sama dalam satu atom.