Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital

Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital

Pada teori atom mekanika kuantum dikenal istilah bilangan kuantum, yaitu bilangan yang dipergunakan untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom. Ada empat macam bilangan kuantum, yaitu:

1. Bilangan kuantum utama (n)
2. Bilangan kuantum azimut (l)
3. Bilangan kuantum magnetik (m)
4. Bilangan kuantum spin (s)

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama adalah bilangan kuantum yang menyatakan:

• Kulit tempat elektron
• Nomor kulit atau tingkat energi
• Ukuran orbital, semakin besar nilai n maka semakin besar ukuran orbitalnya.

Bilangan kuantum utama mempunyai harga 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan seterusnya.

Contoh:

n = 1, kulit K

n = 2, kulit L

n = 3, kulit M

2. Bilangan Kuantum Azimut (l)

Bilangan kuantum azimut adalah bilangan kuantum yang menyatakan:

• Subkulit tempat elektron berada
• Jenis subkulit
• Bentuk orbital

Bilangan kuantum azimut memiliki harga dari 0 sampai (n – 1).

Contoh:

• l = 0 untuk subkulit s
• l = 1 untuk subkulit p
• l = 2 untuk subkulit d
• l = 3 untuk subkulit f

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik menyatakan:

• Kedudukan elektron pada suatu orbital
• Orientasi khusu dari orbital dalam tiap – tiap kulit

Harga bilangan kuantum magnetik adalah bilangan bulat dari – l sampai dengan +l, termasuk 0.

Untuk setiap harga l terdapat (2 l + 1) harga m, dan setiap harga m mengandung 1 orbital.

Contoh:

• l = 0 maka m = 0                    jumlah orbital = 1
• l = 1 maka m = -1, 0, +1        jumlah orbital = 3
• l = 2 maka m = -2, -1, 0, +1, +2         jumlah orbital = 5

4. Bilangan kuantum Spin (s)

Bilangan kuantum spin menyatakan arah perputaran elektron pada sumbunya ketika mengelilingi inti. Bilangan kuantum spin mempunyai harga +½ dan -½.

• +½ jika arah putaran berlawanan arah jarum jam.
• -½ jika arah putaran searah jarum jam.

Pada tahun 1926, Wolfgan Pauli menyelidiki tidak adanya garis pada spetrum pancaran yang seharusnya ada menurut teori yang berlaku. Berdasarkan penyelidikannya, ia menyimpulkan bahwa tidak ada elektron dalam sebuah atom yang boleh memiliki bilangan kuantum yang sama. Kesimpulan itu selanjutnya dikenal dengan nama asas eksklusi Pauli.

Berdasarkan asas tersebut, dua elektron dapat memiliki bilangan kuantum n, l, dan m yang sama tetapi harus memiliki bilangan kuantum spin (s) yang berbeda. Jadi asas ini membetasi jumlah elektron dalam tiap orbital. Tiap orbital maksimum diisi oleh dua elektron dan keduanya memiliki rotasi yang berlawanan.

Berdasarkan asas pengecualian Pauli, jumlah elektron maksimum disetiap orbital adalah dua. Jumlah elektron maksimum yang dapat ditempatkan pada subkulit s, p, d, dan f sebagai berikut:

Jumlah maksimum elektron disetiap tingkat energi (kulit atom) dapat diketahui dengan persamaan:

Jumlah maksimum elektron = 2n²