Bilangan kuantum adalah nilai yang menjelaskan suatau kuantitas kekelan dalam suatau sistem dinamis. Bilangan kuantum menggambarkan suatu sifat orbital dan elektron dalam orbital.
Setelah mengemukakan teori dualism partikel gelombang, pada tahun 1926 Erwin Schrodinger mengajukan teori mekanika kuantum yang menjelaskan struktur atom. Pada model atom mekanika kuanntum Schrodinger menyatakan di dalam persamaan matematis yang juga disebut dengan persamaan gelombang.
Dalam penyelesaian persamaan gelombang Schrodinger untuk sebuah atom hidrogen menghasilkan fungsi gelombang atau orbital atom yang menggambarkan keadaan suatu elektron dalam atom. Asas ketidakpastian Heisenberg, posisi elektron dalam atom tidak dapat dipastistikan, namun hanya dapat diketahui tempat di mana elektron itu ditemukan.
Dalam teori atom mekanika kuantum, terdapat tiga bilangan kuantum untuk mendeskripsikan kelakuan (nature) dan distribusi elektron dalam atom.
Ketiga bilangan kuantum itu adalah hasil penyelesaian dari persamaan Schrodinger untuk atom hidrogen. Ketiga dari bilangan kuantum itu adalah sebagai berikut, yang pertama bilangan kuantum utama (n), yang kedua bilangan kuantum azimut (l), dan yang ketiga adalah bilangan kuantum magnetik (m).
Selain bilangan kuantum n, l, dan m yang berasal dari persamaan Schrodinger, masih ada bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum spin (s). Bilangan kuantum spin menjelaskan perilaku lebih spesifik elektron sekaligus melengkapi penjelasan tentang elektron dalam suatu atom.
Bilangan kuantum n, l, dan m berasal dari penyelesaian persamaan Schrodinger, sedangkan bilangan kuantum s muncul karena elektron berpilaku seperti gansing (mirip dengan rotasi bumi). Gerakan itu menyebabkan elektron bersifat elektromagnetik.
Kebolehjadian menemukan elektron (kedudukan suatu elektron) di dalam atom, berada pada suatu kulit tertentu. Dalam suatu kulit yang terdiri dari satu atau beberapa dari buah sub kulit. Sub kulit itu tersusun atas satu atau beberapa buah orbital.
1. Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan kuantum utama menunjukkan tingkatan energi elektron dengan sesuai dengan tingkatan energi atom Bhor. Semakin besar nilai dari n, semakin besar juga ukuran dari orbital yang di tempatkan oleh elektron. Seperti atom model Bhor, n dapat bernilai 1, 2, 3.... sampai tak terhingga.
Bilangan kuantum utama (n) dapat bernilai bulat 1, 2, 3, dan seterusnya, bilangan ini berhubungan berhubungan dengan bilangan kuantum. Di dalam atom hidrogen, nilai n menentukan energi orbital. Seperti atom berelektron banyak hal yang tidak berlaku. Semakin besar n, semakin besar pula jarak rata-rata elektron dalam orbital tersebut dari inti dan oleh karena itu semakin besar orbitalnya.
Bilangan kuantum utama (n) menyatakan jarak rata-rata orbit atau lintasan kulit dari inti atau tingkat energi utama (nomor kulit) tempat elektron berada. Makin besar harga nilai n, makin besar juga nilai energi elektron yang menempati kulit itu. Harga n = 1, 2, 3, ..... dst.
- Elektron dengan harga n = 1, artinya elektron tersebut berada pada kulit K.
- Elektron dengan harga n = 2, artinya elektron tersebut berada pada kulit L.
- Elektron dengan harga n = 3, artinya elektron tersebut berada pada kulit M, dst.
Suatu kulit tersusun oleh sub kulit.
2. Bilangan Kuantum Azimuth (l)
Bilangan kuantum azimuth adalah menentukan bentuk orbital dan sub tingkatan energi. Nilai harga l bergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n).
Menyatakan sub tingkat energi atau sub kulit yang ditempati elektronnya. Harga l dari 0 sampai (n-1).
- Elektron dengan harga l = 0, yang artinya elektron tersebut berada pada sub kulit s.
- Elektron dengan harga l = 1, yang artinya elektron tersebut berada pada sub kulit p.
- Elektron dengan harga l = 2, yang artinya elektron tersebut berada pada sub kulit d.
- Elektron dengan harga l = 3, yang artinya elektron tersebut berada pada sub kulit f.