Bilangan kuantum sangat populer pada ilmu pengetahuan khususnya perubahan kimia dan fisika. Bahkan dalam ilmu fisika ada bagian yang secara spesifik membahas mengenai fisika kuantum. Sederhananya bilangan kuantum mampu menggambarkan lintasan dan pergerakan dari elektron yang ada pada suatu atom. Bilangan kuantum mewakili tingkat energi yang ada pada atom dan juga molekul.
Pada fisika kuantum dikenal empat jenis bilangan kuantum yang terdiri atas kuantum utama, azimut, magnetik, dan spin. Sementara itu, teori mengenai kuantum bukan muncul begitu saja, namun merupakan penyempurnaan dari teori atom yang sebelumnya sudah ada.
Bilangan Kuantum
Pembahasan bilangan kuantum yang ada pada ilmu fisika tidak terlepas dari teori atom sebelumnya yang ada pada ilmu kimia. Teori kuantum adalah yang terbaru dan memiliki tingkat kesulitan yang cukup tinggi dan sering dihubungkan dengan perhitungan yang kompleks.
Semakin berkembang teorinya, maka semakin teori kuantum ini dapat menjelaskan lebih detail mengenai posisi dan kondisi elektron yang ada pada suatu atom.
Contoh Bilangan Kuantum
Adapun untuk contoh berdasarjan pada jenis bilangan kuantum. Antara lain sebagai berikut;
-
Bilangan Kuantum Utama
Bilangan kuantum utama disimbolkan dengan huruf ‘n’, menyatakan tentang tingkat energi. Bilangan kuantum ini merupakan bilangan kuantum primer yang berfungsi untuk menyatakan jumlah tingkat energi yang telah dimiliki oleh elektron pada sebuah atom.
Seluruh jenis bilangan kuantum primer tidak pernah dinyatakan dengan nol (0). Nilainya yaitu terdiri dari bilangan-bilangan yang positif seperti 1, 2, 3, 4, dan seterusnya. Sementara itu kelopak atom dinyatakan dengan huruf-huruf misalnya K, L, M, N, dan seterusnya.
Pada bilangan kuantum utama, ketika elektron mengalami eksitasi. Maka elektron tersebut akan berpindah dari satu orbital ke orbital lainnya yang lebih tinggi. Hal ini akan menyebabkan kenaikan pada bilangan kuantum utama. Kebalikannya, ketika elektron kehilangan energi maka elektron tersebut akan berpindah ke orbital yang lebih rendah. Peristiwa ini berbanding lurus dengan penurunan nilai pada bilangan kuantum utama.
Contoh dari bilangan kuantum utama, apabila dijabarkan seperti di bawah ini,
- Elektron yang terletak pada kelopak K adalah n = 1
- Elektron yang terletak pada kelopak L adalah n = 2
- Elektron yang terletak pada kelopak M adalah n = 3
- Elektron yang terletak pada kelopak N adalah n = 4
Dan seterusnya…
-
Bilangan Kuantum Azimut
Bilangan ini juga disebut sebagai momentum sudut, dilambangkan dengan huruf ‘l’ yang menyatakan bentuk orbital. Bilangan kuantum azimut (kuantum anguler atau sudut) menggambarkan energi dari sebuah elektron. Bilangan kuantum azimut berhubungan dengan gerakan orbital yang digambarkan dengan menggunakan momentum sudut.
Selain itu, bilangan kuantum ini juga membagi kulit menjadi orbital-orbital yang bagiannya lebih kecil, biasa disebut sebagai sub kulit. Setiap kulit memiliki nilai mulai l = 0 hingga l = (n – 1). Umumnya bagian sub kulit pada bilangan kuantum azimut ditulis dengan l = 1, 2, 3, …, (n – 1), dan diberi simbol dengan huruf s, p, d, f, dan seterusnya.
Contoh dari bilangan kuantum azimut yaitu saat nilai bilangan kuantum utama n = 3. Maka nilai yang memungkinkan dari bilangan kuantum azimut adalah l = 0, 1, dan 2. Jika berpacu pada simbol sub kulit bilangan azimut yaitu s, p, d, dan f, serta huruf awal menunjukkan angka 0, maka l = 1 terdapat 1 sudut pada orbital, yaitu orbital yang dimiliki oleh p.
-
Bilangan Kuantum Magnetik
Seperti namanya, bilangan kuantum magnetik disimbolkan dengan huruf ‘m’ yang menyatakan orientasi orbital pada ruang tiga dimensi. Bilangan kuantum jenis magnetik adalah bilangan kuantum ke – 3 dari empat bilangan kuantum yang ada.
Bilangan kuantum magnetik menggambarkan suatu kondisi kuantum elektron. Bilangan ini juga membagi bilangan kuantum azimut menjadi beberapa orbital. Bilangan kuantum magnetik yang dilambangkan dengan huruf m jumlahnya adalah untuk setiap bilangan kuantum azimut. Dimulai dari m = -1 hingga m = +1.
Salah satu contoh bilangan kuantum magnetik yaitu ketika diketahui suatu elektron memiliki bilangan kuantum utama n= 3, dan bilangan kuantum azimut l= 2 pada sebuah atom. Maka terdapat lima bilangan kuantum magnetik yang memungkinkan, yaitu -2, -1, 0, 1, dan 2.
Dari sini dapat terlihat gambaran tingkat energi yang tersedia pada suatu subkulit hingga menghasilkan proyeksi momentum sudut orbital pada sumbu tertentu.
- Bilangan Kuantum Spin
Bilangan kuantum spin menyatakan spin elektron yang ada pada sebuah atom, bilangan ini disimbolkan dengan huruf ‘s’. Bilangan kuantum ini menunjukkan arah perputaran atau rotasi pada sebuah elektron terhadap sumbunya.
Arah perputaran dapat searah dengan jarum jam ataupun berlawanan dengan arah jarum jam. Oleh karena itu, bilangan kuantum spin juga diberi nama + ½ atau-1/2. Apabila arah rotasi searah dengan jarum jam, maka diberi tanda + ½ atau panah yang menunjuk ke atas. Sementara arah yang berlawanan dengan arah jarum jam tandanya adalah-½ atau panah yang menunjuk ke bawah.
Bilangan kuantum spin adalah bilangan kuantum terakhir yang juga merupakan dasar pengisian elektron yang ada pada suatu orbital. Dengan demikian setiap orbital hanya mampu ditempati oleh maksimalnya dua elektron saja dengan spin atau arah perputaran yang berbeda. Atau dapat disebut juga dengan elektron-elektron yang ada pada atom berbeda antara satu sama lainnya.
Pendapat ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli pada tahun 1925, yaitu seorang ahli fisika teoretis yang berasal dari Amerika. Beliau juga merupakan pelopor pada bidang fisika kuantum yang terkenal dengan teori spin dalam ilmu fisika.
Contoh bilangan kuantum spin yaitu ketika ketiga bilangan kuantum sebelumnya (kuantum utama, azmut, dan magnetik) pada suatu elektron sama. Maka sudah dapat dipastikan jika elektron tersebut mempunyai bilangan kuantum spin yang berbeda. Sebab, pada suatu atom, tidak akan ada dua elektron yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama.
Bilangan Kuantum pada Konfigurasi Elektron
Sebelum menuju ke contoh pada setiap bilangan kuantum, terdapat cara menentukan bilangan kuantum pada sebuah konfigurasi elektron. Langkah yang perlu dilakukan yaitu sebagai berikut :
- Lihat konfigurasi elektron yang paling terakhir, karena bilangan kuantum berasal dari konfirgurasi elektron tersebut.
- Angka pertama merupakan bilangan kuantum utama. Misalnya 3p4, maka n = 3.
- Huruf p menunjukkan kuantum azimut.
- Tentukan bilangan kuantum azimut dari huruf yang menunjukkan subkulit, s untuk l = 0, p untuk l =1, d untuk l = 2, dan f untuk l = 3.
- Penentuan bilangan kuantum spin yaitu dengan menggunakan diagram orbital dari bilangan terakhir pada konfigurasi elektron.
Dari penjelasan yang dikemukakan penting diketahui bahwasanya adanya keempat jenis bilangan kuantum itu sendiri bukanlah tanpa sebab. Tujuan dari bilangan kuantum adalah untuk menyatakan dan mengetahui posisi elektron di dalam atom.
Keempat bilangann kuantum tidak berdiri sendiri, melainkan satu sama lain saling berhubungan walaupun memiliki karakteristik yang berbeda.
Nah, demikianlah artikel yang bisa kami bagikan pada kalian tentang adanya berbagai contoh bilangan kuantum utama, azimut, magnetik, dan spin jikalau dilihat dari jenisnya. Semoga memberkan edukasi untuk semua kalangan yang membuthkan.
