Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum                          

        

        

Bilangan Kuantum (Quantum number) adalah bilangan yang menyatakan kedudukan atau posisi elektron dalam atom yang diwakili oleh suatu nilai yang menjelaskan kuantitas kekal dalam sistem dinamis. Bilangan kuantum menggambarkan sifat elektron dalam orbital

Bilangan kuantum 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

Bilangan kuantum merupakan salah satu ciri khas dari model atom mekanika kuantum atau model atom modern yang dicetuskan oleh Erwin Schrodinger. Dalam mekanika kuantum, bilangan kuantum diperlukan untuk menggambarkan distribusi elektron dalam atom hidrogen dan atom-atom lain. Bilangan-bilangan ini diturunkan dari penyelesaian matematis persamaan schrodinger untuk atom hidrogen. 

Untuk lebih jelas mengenai macam macam bilangan kuantum, simaklah uraian yang akan disajikan berikut ini.

• Bilangan kuantum utama

Salah satu dari macam macam bilangan kuantum adalah bilangan kuantum utama. Pada model atom miliki Bohr, elektron dikatakan berada dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini sendiri juga berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari sebuah elektron.

Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambang n sebagaimana tingkat energi pada lintasan atau kulit ke n. Bisa dikatakan juga bahwa bilangan kuantum utama ini berkaitan dengan kulit elektron yang berada di dalam atom.

Bilangan kuantum utama dapat membatasi jumlah elektron yang dapat menempati satu lintasan atau kulit atom. Dimana jumlah maksimum elektron pada kulit ke n adalah 2 dikali dengan n pangkat dua.

 

contoh:

n=1 elektron berada pada kelopak K;

n=2 elektron berada pada kelopak L;

n=3 elektron berada pada kelopak M;

n=4 elektron berada pada kelopak N; dan seterusnya

Bilangan kuantum utama juga berhubungan dengan jarak rata-rata elektron dari inti dalam orbital tertentu. Semakin besar n, semakin besar jarak rata-rata elektron dalam orbital tersebut dari inti dan oleh karena itu semakin besar orbitalnya

• Bilangan kuantum azimuth (I)

Pada dasarnya, elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron yang mengelilingi inti atom.

Terpecahnya garis spectrum atomic menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet. Selain itu, bilangan kuantum azimuth juga menyatakan sub kulit tempat elektron berada dan bentuk orbital serta menentukan besarnya momentum sudut elektron terhadap inti atom.

Bilangan kuantum azimut mempunyai harga dari 0 sampai dengan (n-1) untuk setiap n, dan menunjukan letak elektron dalam subkulit. Setiap kulit terdiri dari subkulit (jumlah subkulit tidak sama untuk setiap kulit elektron), dan setiap subkulit dilambangkan berdasarkan pada harga bilangan kuantum azimut (l).

Untuk setiap subkulit diberi lambang berdasarkan harga bilangan kuantum l.

 

 

Banyaknya sub kulit pada tempat elektron berada tergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n). Nilai bilangan kuantum azimuth dari nol sampai dengan (n – 1). Apabila n = 1, maka hanya ada satu subkulit yaitu I = 0. Sedangkan bila n = 2, maka ada dua subkulit yaitu I = 0 dan I = 1.

• Bilangan kuantum magnetic (m)

 

Salah satu macam macam bilangan kuantum adalah bilangan kuantum magnetic. Momentum sudut elektron L merupakan sebuah vector. Apabila vector momentum sudut L diproyeksikan ke arah sumbu yang tegak lurus atau secara tiga dimensi akan didapatkan besar komponen momentum sudut arah sumbu z yang dinyakan sebagai Lz.

Bilangan kuantum magnetik (m) menyatakan orbital khusus yang ditempati elektron pada suatu subkulit. Bilangan kuantum magnetik 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.

Bilangan bulat yang berkaita dengan besar Lz adalah m. Bilangan ini disebut sebagai bilangan kuantum magnetic, karena besar Lz bergantung pada besar momentum sudut elektron L, maka nilai m juga berkaitan dengan nilai I.

Bilangan kuantum magnetic juga dapat menyatakan orbital tempat ditemukannya elektron pada subkulit tertentu dan arah momentum sudut elektron terhadap inti. Sehingga nilai bilangan kuantum magnetic berhubungan dengan bilangan kuantum azimuth.

• Bilangan kuantum spin (s)

 

Sambil beredar mengintari 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 jarum jam. Kedua arah yang berbeda itu dinyatakan dengan bilangan kuantum spin (s) yang mempunyai nilai s = + 1/2 atau s = – 1/2. Akibatnya satu orbital hanya dapat ditempati oleh maksimum dua elektron, di mana kedua elektron itu haruslah mempunyai spin yang berlawanan, sehingga menghasilkan medan magnet yang berlawanan pula. Medan magnet yang berlawanan ini diperlukan untuk mengimbangi gaya tolak-menolak listrik yang ada (karena muatan sejenis).

Bilangan kuantum ini diperlukan untuk menjelaskan efek Zeeman anomaly. Anomaly ini berupa terpecahnya garis spectrum menjadi lebih banyak garis dibandingkan yang diperkirakan. Efek ini disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya.

Semoga bermanfaat :)

 

Refensi :

https://id.wikipedia.org/wiki/Bilangan_kuantum

http://ujiansma.com/macam-macam-bilangan-kuantum