Apakah Bilangan Kuantum Itu?

Tidakkah familiar bukan jika dibicarakan mengenai bilangan kuantum? Apakah kamu sudah mengetahui apa yang dimaksud dengan bilangan kuantum tersebut? Nah, pada kali ini kita akan mempelajari ap aitu bilangan kuantum dan apa saja bagia-bagian dari bilangan kuantum tersebut. Jika kamu memiliki niat atau kemauan untuk belajar, maka kamu akan memahaminya bahkan sesulit apapun pelajaran tersebut. Belajar mengenai bilangan kuantum, apakah yang terlintas di dalam pikiran kita jika berbicara mengenai bilangan kuantum? Apakah ada terlintas dalam pikiran seperti bola-bola yang mengelilingi sesuatu atau planet yang mengelilingi bumi? Mari kita simak penjelasannya.

Bilangan kuantum atau juga sering disebut dengan quantum number adalah kata yang memiliki makna khusus dalam menjelaskan bagaimana keadaan dalam sistem kuantum dan juga merupakan sebuah materi yang ada pada kimia. Himpunan angka yang digunakan untuk menggambarkan posisi dan energi elektron dalam atom disebut bilangan kuantum. Mungkin dari penjelasan tersebut, kamu belum bisa memahami maknanya, oleh karena itu yuk baca sampai bawah agar dapat memahami materi ini.

Pengertian Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum adalah sebuah bilangan berupa nilai yang menyatakan kedudukan pada elektron dan juga memberikan gambar mengenai sifat atom di dalam sebuah orbital. Teori tersebut ditemukan oleh seorang ilmuwan yaitu Erwin Schodinger yang didasari pada teori mekanika kuantum. 

Bilangan kuantum bekerja seperti alamat untuk elektron dalam sebuah atom yaitu bertujuan untuk mempersempit penerima yang inin dituju, seperti akan menulis negara bagian, kota, jalan, nomor jalan untuk memberi tahu tujuan yang mana harus dituju. Bilangan kuantum bekerja dengan cara yang sama yaitu menjelaskang tentang: tingkat energi, jenis orbital, orientasi orbital, dan juga orientasi elektron. Setiap elektron dalam atom akan memiliki himpunan bilangan kuantum unik dalam bentuk [n, l, m, s.]. Dengan n adalah bilangan kuantum utama, l adalah bilangan kuantum azimuth, m adalah bilangan kuantum magnetic, dan s adalah bilangan kuantum spin.

Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama (n) dapat diartikan dengan tingkat energi atau kulit elektron. Bilangan kuantum utama ini adalah bilangan kuantum pertama yang harus ditentukan, karena ia mendefinisikan nilai yang tersedia untuk semua bilangan kuantum lainnya. 

Menentukan energi elektron dan ukuran orbital (jarak dari inti puncak dalam plot distribusi probabilitas radial). Dengan model atom Bohr, (n) didefinisikan sebagai cincin tempat elektron berada. Nilai yang lebih besar bilangan kuantum utama menyiratkan jarak yang lebih besar antara electron dan nukleus. Ini memberi gambaran tentang energi dan ukuran cangkang. Jumlah maksimum elektron yang ada pada kulit tersebut adalah 2n2. Nilai n memberitahu berapa tingkat elektron dari inti sebuah atom. Kulit valensi atom adalah kulit yang terisi tertinggi dan secara matematis setara dengan periode elemen (yaitu, H dalam periode 1, jadi kulit valensi untuk H adalah n = 1).

Azimut (Momentum Sudut) Bilangan Kuantum (l)

Bilangan kuantum azimut atau momentum sudut, atau juga sering disebut dengan bilangan kuantum (I) didefinisikan dengan jenis atau bentuk orbital tempat elektron paling mungkin tinggal. Ini adalah bilangan kuantum kedua yang akan ditentukan karena nilainya hanya bergantung pada n (yaitu, jika n = 2, maka /= 0 atau 1 karena n-1= 1). Nilai bilangan kuantum azimut dapat menunjukkan salah satu dari s, p. d. atau subkulit f yang bentuknya bervariasi. 

Nilai ini bergantung pada nilai bilangan kuantum utama, yaitu nilai bilangan kuantum azimut berkisar dari 0 sampai (n-1). Setiap jenis orbital memiliki jumlah simpul yang unik (misalnya, di mana gelombang berubah fase) yang secara matematis setara dengan l. Jumlah total orbital dalam subkulit tertentu adalah fungsi dari nilai 'I' dari orbital tersebut. Ini diberikan oleh rumus (21 + 1). Misalnya, subkulit '3d' (n= 3. 1-2) berisi 5 orbital (2*2 + 1). Setiap orbital dapat menampung 2 elektron. Oleh karena itu, subkulit 3d dapat menampung total 10 elektron.
Jika l= 0, elektron berada dalam orbital s yang memiliki 0 simpul.
Jika l= 1, elektron berada pada orbital p yang memiliki 1 simpul.
Jika l=2, elektron berada dalam orbital d yang memiliki 2 simpul.
Jika l= 3, elektron berada dalam orbital f yang memiliki 3 simpul.

Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetic (m) berfungsu untuk menentukan orientasi orbital tempat elektron berada. Jumlah nilai ini disebut sebagai degenerasi, atau jumlah orbital dalam atom yang berada pada tingkat energi yang sama. Harus diperhatikan bahwa untuk memiliki energi yang sama, orbital harus berada pada tingkat energi yang sama serta jenis orbital yang sama (n dan l nilainya sama). Orbital 2s tidak mengalami degenerasi (misalnya energi yang sama) dengan orbital 2p atau 1s. Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung pada nilai bilangan kuantum azimut (atau momentum sudut orbital). Untuk nilai 1 yang diberikan, nilai m berkisar antara interval -1 hingga +1. Oleh karena itu, secara tidak langsung tergantung pada nilai n.

Nilai m1, sepenuhnya bergantung pada nilai l ; setiap jenis orbital memiliki set degenerasi.
Untuk orbital s, m1=0, dan degenerasi = 1.
Untuk orbital p, ml= -1, 0, +1, dan degenerasi = 3.
Untuk orbital d, ml= -2, -1, 0, +1, +2, dan degenerasi 5.
Untuk orbital f, ml= -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, dan degenerasi = 7.

Dengan catatan satu set orbital 2p dan orbital 3p mungkin memiliki nilai degenerasi yang sama, tetapi mereka tidak berdegenerasi satu sama lain. Keduanya memiliki tiga orbital total, tetapi energinya tidak sama dan memiliki nilai n yang berbeda.

Bilangan Kuantum Spin (s)

Nilai bilangan kuantum spin memberikan wawasan tentang arah putaran elektron, dan dilambangkan dengan simbol s. Nilai s menawarkan wawasan tentang arah di mana elektron berputar. (s) sama sekali tidak bergantung pada nilai n, I, dan m. Bilangan kuantum spin bernilai positif untuk elektron yang spinnya berorientasi ke atas, dan bernilai negative untuk elektron yang spinnya berorientasi ke bawah. Ini berarti bahwa hanya ada dua elektron yang diperbolehkan per orbital, tidak peduli tingkat energi, bentuk, atau orientasinya (yaitu, orbital 1s menampung 2 elektron, seperti halnya orbital 4d). 

Sampai sekarang, kita tidak dapat menentukan apakah sebuah elektron mengarah ke atas atau ke bawah, sehingga selalu dapat diasumsikan bahwa ms = 1/2. Nilai positif dari s menyiratkan spin ke atas pada elektron yang juga disebut 'spin up' dan dilambangkan dengan simbol (. Jika s bernilai negatif, elektron tersebut dikatakan memiliki spin ke bawah, atau ' spin down', yang dilambangkan dengan ( .