BILANGAN-BILANGAN KUANTUM ~ MATERI DAN SOAL IPA UNTUK SMA

Model atom mekanika kuantum mempunyai persamaan dengan model atom Bhor dalam hal adanya tingka-tingkat energi (kulit-kulit) dalam atom. Akan tetapi, susunan kulit-kulit dalam model atom mekanika kuantum lebih kompleks. Dalam model atom mekanika kuantum, setiap kulit terdiri atas satu atau beberapa subkulit. Sub kulit pertama mempunyai satu sub kulit, kulit kedua mempunyai dua subkulit dan seterusnya. Selanjutnya, setiap subkulit terdiri atas satu atau beberapa orbital. Jumlah orbital dalam setiap subkulit selalu ganjil, sub kulit pertama mengandung 1 orbital, kulit kedua terdiri dari 3 orbital, kulit ketiga terdiri dari 5 orbital dan seterusnya. Orbital dalam satu subkulit mempunyai tingkat energi yang sama, sedangkan orbital pada subkulit yang berbeda, tetapi dalam kulit yang sama mempunyai tingkat energi yang bermiripan.

Dari persamaan Schrodinger, dihasilkan tiga bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama (n ), bilangan kuantum azimuth (l ), dan bilangan kuantum magnetik (m). Untuk atom berelektron tunggal (atom hidrogen), posisi elektron cukup ditentukan oleh 3 bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama, azimuth dan magnetik. Sementara itu untuk atom berelektron banyak (lebih dari satu), posisi elektron ditentukan oleh 4 bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama, azimuth, magnetik dan spin.

Keempat bilangan kuantum tersebut merupakan bilangan yang menunjukkan posisi elektron dalam suatu atom.

Bilangan kuantum utama (n)

Bilangan kuantum utama menyatakan tingkat energi utama (kulit) tempat elektron itu berada. Bilangan kuantum utama nilainya bulat. Bilangan kuantum utama mempunyai harga mulai dari 1, 2, 3, 4 dan setrusnya (bilangan bulat positif) dan dinyatakan dengan lambang K (n=1), L (n=2), M (n = 3), N (n=4) dan seterusnya. Orbital-orbital dengan bilangan kuantum berbeda, mempunyai tingkat energi yang berbeda secara nyata. Makin besar bilangan kuantum utama, makin jauh kulit dari inti, makin besar pula energinya.

Semakin besar nilai n, berarti makin besar orbital yang dihuni elektron itu.

Kulit	K	L	M	N	O	P	Q
Nilai n	1	2	3	4	5	6	7

Bilangan kuantum azimuth (l)

Bilangan kuantum azimuth menyatakan subtingkat energi (subkulit) yang ditempati elektron, membagi kulit menjadi kelompok-kelompok orbital lebih kecil, yang disebut sub kulit. Bilangan kuantum azimuth juga menyatakan bentuk orbital dalam sub kulit. Harga-harga l yang dipergunakan bergantung pada n, yaitu bilangan yang bernilai nol atau bilangan bulat. Harga l ini tidak mungkin negatif dan tidak boleh lebih besar dari (n-1). Harga l = 0,1,2,3……..(n-1).

Pada subkulit s nilai l = 0, sub kulit p nilai l = 1, dan seterusnya.

Harga l	0	1	2	3
Subkulit	s	P	d	f

Setiap kulit dapat mengandung jenis subkulit yang sama.

1. Kulit K mengandung subkulit s

2. Kulit L mengandung subkulit s dan p

3. Kulit M mengandung subkulit s, p dan d

Bilangan kuantum magnetik (ml atau m)

Bilangan kuantum magnetik menyatakan orbital khusus mana yang ditempati elektron pada suatu subkulit, juga menyatakan orientasi khusus dari orbital itu dalam ruang relatif terhadap inti. Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung pada nilai bilangan kuantum azimuth, yaitu semua bilangan bulat mulai dari –l sampai dengan +l, termasuk 0.

Nilai m = - l, 0 hingga + l

Contoh:

Jika l = 0, maka nilai m = 0, berarti hanya terdapat 1 orbital.

Jika l = 1, maka nilai m = -1, 0, +1, berarti terdapat 3 orbital

Jika l = 2, maka nilai m = -2, -1, 0, +1, +2, berarti terdapat 5 orbital.

Bilangan kuantum Spin (ms atau s)

Sambil beredar mengelilingi inti, elektron juga berputar pada sumbunya. Gerak berputar pada sumbu ini disebut rotasi. Hanya ada dua kemungkinan arah rotasi elektron yaitu searah atau berlawanan arah dengan jarum jam. Kedua arah yang berbeda itu dinyatakan dengan bilangan kuantum yang keempat yaitu bilangan kuantum spin (s) dengan nilai s = +1/2 dan s = -1/2. Oleh karena itu satu orbital hanya dapat ditempati oleh maksimum dua elektron. Kedua elektron itu harus mempunyai spin yang berlawanan sehingga menghasilkan medan magnet yang berlawanan untuk mengimbangi gaya tolak-menolak listrik yang ada (karena bermuatan sejenis).

Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa kedudukan suatu elektron dalam suatu atom dinyatakan oleh 4 bilangan kuantum yaitu:

1. Bilangan kuantum utama (n), menyatakan kulit utamanya.

2. Bilangan kuantum azimuth (l) menyatakan subkulitnya

3. Bilangan kuantum magnetik (m) menyatakan orbitalnya

4. Bilangan kuantum spin (s) menyatakan spin atau arah rotasinya.