Kimia Bilangan Kuantum Utama (n), Azimut (ℓ), Magnetik (m), dan Spin (s)

Bilangan Kuantum Utama (n), Azimut (ℓ), Magnetik (m), dan Spin (s)

Nah setelah mengetahui diagram orbital, saatnya untuk mempelajari bilangan kuantum. Bilangan kuantum merupakan bilangan menyatakan kedudukan atau posisi pada elektron dalam suatu atom diwakili oleh nilai untuk menjelaskan kuantitas kekal dalam sistem yang dinamis. Bilangan kuantum dapat digambarkan sebagai sifat elektron dalam orbital.

Bilangan kuantum menentukan pada tingkat energi utama  (jarak dari inti), bentuk orbital, orientasi orbital, dan spin elektron. Pada setiap sistem kuantum memiliki satu atau lebih bilangan kuantum

Bilangan kuantum adalah salah satu ciri model atom mekanika kuantum dicetuskan oleh Erwin Schrödinger. Dalam mekanika kuantum, bilangan kuantum diperlukan untuk menggambarkan distribusi elektron dalam atom hidrogen maupun atom lain.

Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum meliputi:

  1. Bilangan kuantum utama (n) menunjukkan jenis subkulit (tingkat energi utama).
    Harga n = 1, 2, 3, …
  2. Bilangan kuantum azimut (ℓ) menunjukkan jenis subkulit (bentuk orbital).
    subkulit s (ℓ = 0)
    subkulit p (ℓ = 1)
    subkulit d (ℓ = 2)
    subkulit f (ℓ = 3)
  3. Bilangan kuantum magnetik (m) menunjukkan orientasi orbital dalam ruang (nomor orbital).
    Syarat nilai m berkisar antara (-ℓ) sampai (+ℓ)
    Bila ℓ = 0 (s), maka m = 0 (1 orbital)

    Bila ℓ = 1 (p), maka m = -1, 0, +1 (3 orbital)

    Bila ℓ = 2 (d), maka m = -2, -1, 0, +1, +2 (5 orbital)
  4. Bilangan kuantum spin (s) menunjukkan arah rotasi elektron dalam orbital. Bila suatu orbital hanya berisi satu elektron (panah arah atas) maka nilai s = +½, elektron kedua (panah arah bawah) dalam orbital diberi nilai s = -½.

Misalkan pada atom, 16S, untuk mengetahui bilangan kuantum tersebut, maka perlu dilakukan konfigurasi terlebih dahulu (konfigurasi subkulit atau mekanika kuantum). Maka hasil yang didapat yakni:

16S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Selanjutnya marilah membuat diagram orbitalnya:

Untuk mengerjakan bilangan kuantum, sebaiknya fokus pada akhir konfigurasi maupun akhir orbitalnya.

  • Bilangan kuantum utama (n), 3p4, maka n = 3
  • Bilangan kuantum azimut (ℓ): 3p4, maka ℓ = 1
  • Bilangan kuantum magnetik (m), untuk mengerjakannya kita fokus di akhir orbital.

    maka m = -1
  • Bilangan kuantum spin (s), untuk mengerjakannya kita fokus di akhir orbital. Pada akhir orbital maka akhiri oleh elektron kedua atau panah arah bawah.

    maka s = -½

Contoh Soal

Tuliskan bilangan kuantum utama (n), azimut (ℓ), magnetik (m), dan spin (s) dari:

  • 13Al
  • 17Cl
  • 18Ar
  • 21Sc
  • 26Fe

Penyelesaian:

  • 13Al

    bilangan kuantum utama (n) = 3
    bilangan kuantum azimut (ℓ) = 1
    bilangan kuantum magnetik (m) = -1
    bilangan kuantum spin (s) = +½
  • 17Cl

    bilangan kuantum utama (n) = 3
    bilangan kuantum azimut (ℓ) = 1
    bilangan kuantum magnetik (m) = 0
    bilangan kuantum spin (s) = -½
  • 18Ar

    bilangan kuantum utama (n) = 3
    bilangan kuantum azimut (ℓ) = 1
    bilangan kuantum magnetik (m) = +1
    bilangan kuantum spin (s) = -½
  • 21Sc

    bilangan kuantum utama (n) = 3
    bilangan kuantum azimut (ℓ) = 2
    bilangan kuantum magnetik (m) = -2
    bilangan kuantum spin (s) = +½
  • 26Fe

    bilangan kuantum utama (n) = 3
    bilangan kuantum azimut (ℓ) = 2
    bilangan kuantum magnetik (m) = -2
    bilangan kuantum spin (s) = -½