BILANGAN KUANTUM

 BILANGAN KUANTUM

TEORI ORBITAL

Planck dan Einstein menyatakan bahwa radiasi energi selain bersifat gelombang juga bersifat partikel. Kemudian pada tahun 1924, Louis de Broglie mengemukakan teorinya pada materi yang bergerak selalu disertai gelombang. Jadi, menurut Broglie, partikel selain bersifat materi juga dapat bersifat gelombang.

Oleh karena gerakan elektron dalam inti selalu disertai gelombang maka ketika membicarakan tentang gerakan elektron dalam atom kita menggunakan teori mekanika gelombang. Werner Heisenberg (1927) membuktikan bahwa kedudukan partikel seperti electron tidak dapat ditentukan dengan pasti pada saat yang sama. Konsep Heisenberg itu dikenal sebagai konsep ketidakpastian Heisenberg. Elektron tidak mungkin mempunyai orbit yang pasti dalam mengelilingi inti, yang mungkin dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan electron di daerah tertentu dalam atom. Daerah atau ruang tempat electron ditemukan disebut orbital. Orbital merupakan tingkat energy tertentu dalam atom. Besar, bentuk dan kedudukan dalam ruang suatu orbital ditentukan berdasarkan teori mekanika gelombang atau mekanika kuantum. Lahirnya teori kuantum modern didasari oleh penemuan Erwin Schrodinger. Penemuan Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk beberapa masalah, seperti partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal (atom hydrogen atau atom serupa hidrogen, seperti ion Helium He⁺) sedangkan masalah-masalah yang lebih rumit, seperti atom polielektron hanya dapat diselesaikan dengan metode pendekatan.

Penyelesaian persamaan dari penemuan schrodinger untuk masalah atom Hidrogen menunjukkan bahwa untuk setiap energi total yang mungkin, dihasilkan lebih dari satu fungsi gelombang. Fungsi gelombang tersebut dicirikan dengan tiga bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama, bilangan kuantum azimut, dan bilangan kuantum magnetik. Ketiga bilangan kuantum ini merupakan bilangan bulat sederhana. 

  

 PENGERTIAN BILANGAN KUANTUM

Bilangan kuantum adalah bilangan bulat atau setengah bulat yang memberikan nilai-nilai pada suatu sistem atom atau molekul, seperti tingkat energi spektrum atau sifat magnetiknya.untuk atom terdapat 4jenis bilangan kuantum,yaitu :

         1.         Bilangan kuantum utama (n)

         2.         Bilangan kuantum azimut (l)

         3.         Bilangan kuantum magnetik (m)

         4.         Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan Kuantum Utama

            Bilangan kuantum utama adalah bilangan bulat positif yang menggambarkan kedudukan atau jarak relatif elektron terhadap intinya atau bilangan yang menunjukan kulit atom.Bilangan kuantum utama biasanya menunjukan tingkat energi utama dimana elektron itu berada.Bilangan kuantum utama biasanya disimbolkan dengan n.semakin besar harga n semakin besar ukuran orbital yang dihuni oleh elektron.

Perhatikan tabel dibawah ini :

Kulit	K	L	M	N	O	P	Q
Harga n	1	2	3	4	5	6	7

            Energi biasanya dinyatakan dengan kulit,nilai n dari bilangan kuantum utama,adalah satu sampai tujuh.kulit K dengan harga n = 1 paling dekat dengan inti.elektron yang beredar dikulit K mempunyai tingkat energi yang paling kecil.Kulit L dengan harga n = 2  jaraknya lebih jauh dari inti dibandingkan dengan kulit K .elektron yang berada dikulit L mempunyai energi yang lebih besar dibandingkan dengan elektron-elektron dikulit K.untuk lebih jelas perhatikan gambar dibawah ini :

Gambar disamping merupakan elektron yang berada pada kulit tertentu.

 

Bilangan kuantum utama mempunyai harga yang setara dengan jumlah kulit elektron.

Daya tampung elektron tiap kulitnya dinyatakan dengan rumus :

           2(n)²                dimanan adalah bilangan kuantum utama

                       Contoh :

                                        1.besar daya tampung elektron pada kulit K,L,M adalah ?

 Penyelesaian:

       Sesuai dengan rumus diatas maka:

        K= 2(1)²

        L = 2(2)²

        M= 2(3)

Jadi dari setiap kulit dapat terisi elektron sebanyak:

v   K =1 elektron

v   L = 8 elektron

v   M = 18 elektron

2.2.2    Bilangan Kuantum Azimut

Bilangan kuantum azimut adalah bilangan positif yang besarnya bergantung pada nilai bilangan kuantum utama dan menggambarkan jenis subkulit elektron pada atom atau bilangan yang menentukan subkulit atau bentuk orbital,atau dengan kata lain menyatakan disubkulit mana elektron berada.

Bilangan kuantum azimut biasanya ditulis dengan simbol l .Subkulit biasanya dinyatakan dalam lambang s(sharp) untuk l = 0,p(principal) untuk l = 1,d(diffuse) untuk l = 2,dan untuk f(fundamental) untuk l = 3.harga l dimulai dari 0 sampai n-1.

Jika n = 1,l hanya mempunyai harga 0,artinya hanya ada satu tipe orbital ,yaitu orbital 1s untuk kulit pertama.bila n = 2,l mempunyai harga 0 dan 1.artinya,ada dua jenis orbital untuk kulit kedua.

Bila n = 3,l mempunyai harga 0,1,dan 2,artinya ada tiga jenis orbital untuk kulit ketiga.jika n = 4,l mempunyai harga 0,1,2 dan 3,artinya ada empat jenis orbital untuk kulit keempat.

Untuk lebih jelas perhatikan tabel dibawah ini :

 

Bilangan kuantum azimut mempunyai harga dari 0 samapi dengan (n-1) untuk setiap n ,dan menunjukan letak elektron dalam subkulit.setiap kulit terdiri dari subkulit(jumlah subkulit tidak sama untuk setiap kulit).lebih jelasnya perhatikan tabel dibawah ini :

Tabel disamping ini adalah hubungan jumlah subkulit dengan kulit

 

`

2.2.3    Bilangan Kuantum Magnetik

Bilangan kuantum magnetik adalah bilangan bulat yang besarnya bergantung pada nilai bilangan kuantum azimut dan menentukan orientasi orbital serta banyaknya orbital elektron dalam atom,atau bilangan yang menunjukan orbital.

Bilangan kuantum magnetik menentukan arah orientasi dari orbit didalam ruang relatif terhadap orbital lain.dengan demikian untuk setiap satu subkulit terdapat beberapa orbital yang dicirikan oleh nilai m.

Untuk setiap subkulit (setiap nilai l) akan terdiri dari beberapa orbital dengan nilai m antara -1 sampai +1.Jadi,untuk subkulit s harga l = 0,hanya ada sebuah harga m = 0 dan m=+1,dan untuk harga l = 2 mempunyai 5 harga m, yaitu -2,-1,0,+1,+2.

Perhatikan penjelasan dibawah ini

                                                                                                                          

2.2.4    Bilangan Kuantum Spin

            Bilangan kuantum spin adalah bilangan yang menunjukan perputaran elektron dalam orbital ,bernilai + ½ atau – ½

Tanda + atau – hanyalah menunjukan arah yang saling berlawanan dan dapat digambarkan dengan menggunakan arah panah ,yaitu # atau $, bila anak panah mengarah ke atas berarti bernilai +1/2 dan bila arah panah mengarah ke bawa berarti – ½.

Contoh soal

1.   Dapatkah kamu menulis bilangan kuantum untuk atom C (karbon)?