Artikel ini menjelaskan tentang bagaimana cara menentukan bilangan kuantum yang mungkin dimiliki atau tidak mungkin dimiliki oleh suatu elektron.
Sebagaimana yang kamu ketahui, ada empat jenis bilangan kuantum dan masing-masing bilangan kuantum tersebut memiliki nilai yang menyatakan kedudukan elektron di dalam orbital.
Bilangan kuantum seperti azimut dan magnetik, nilainya bergantung pada bilangan kuantum utama.Contoh:
Jika harga n adalah 2, maka harga l yang memungkinkan atau diizinkan adalah 0 dan 1. Tidak boleh 2, 3 atau yang lebih besar dari itu. Hal ini disebabkan karena nilai l bergantung pada n yaitu dari 0…….. sampai (n - 1). Begitu juga dengan m yang nilainya bergantung pada l (m = - l… 0…+l).Contoh:
Jika nilai l = 1, maka nilai m tidak boleh -2 atau +3. Nilai m yang diperbolehkan untuk l = 1 adalah -1, 0 dan +1.Contoh Soal dan Pembahasannya
Salah satu soal yang sering muncul ketika mempelajari bilangan kuantum adalah soal tentang mengecek manakah deretan bilangan kuantum yang diperbolehkan atau tidak diperbolehkan dimiliki oleh suatu elektron.Contoh Soal 1
Diantara bilangan kuantum berikut ini yang tidak diizinkan untuk dimiliki oleh sebuah elektron adalah…… n = 3, l = 1, m = 0, s = +½ n = 3, l = 2, m = 0, s = -½ n = 3, l = 2, m = +2, s = -½ n = 3, l = 1, m = -2, s = +½ n = 3, l = 2, m = +1, s = +½Pembahasan:
Pada soal diatas, sengaja dibuat nilai n-nya sama untuk setiap opsi, karena ini adalah contoh soal pertama. Jika: n = 3, maka nilai l yang diperbolehkan adalah 0, 1, dan 2. Semua opsi jawaban diatas memenuhi syarat ini. Sekarang, perhatikan opsi A dan D yang l-nya sama-sama 1. Jika l = 1, maka nilai m yang diperbolehkan adalah -1, 0, dan +1. Ternyata opsi D tidak memenuhi kriteria ini. Maka, jawaban soal diatas ini adalah D. Tapi, agar kamu lebih paham, mari kita cek yang opsi B, C dan E dimana l-nya sama-sama 2.Jika l = 2, maka nilai m yang diperbolehkan adalah -2, -1, 0, +1, +2. Nah, terlihat bahwa opsi B, C dan E memenuhi syarat ini.
Bilangan kuantum di bawah ini yang diperbolehkan untuk dimiliki oleh suatu elektron adalah……..
n = 4, l = 2, m = +3, s = +½
n = 3, l = 3, m = -2, s = +½
n = 3, l = 1, m = +3, s = -½
n = 2, l = 1, m = +1, s = -½
n = 2, l = 0, m = -1, s = -½
Pembahasan:
Pada soal ini yang akan dicari adalah mana bilangan kuantum yang diizinkan dimiliki oleh suatu elektron. Opsi A memiliki harga n = 4. Harga l yang diperbolehkan adalah 0, 1, 2, 3. Tapi, jika harga l = 2, tidak boleh m-nya bernilai +3. Yang diperbolehkan adalah -2, -1, 0, +1, +2. Maka, opsi A salah ya. Opsi B dan C memiliki n yang sama yaitu 3. Jika n = 3, maka nilai l yang diperbolehkan adalah 0, 1, 2. Opsi B memiliki nilai l = 3, tidak sesuai dengan aturan diatas. Maka, opsi B juga salah. Pada opsi C, l = 1, maka tidak boleh nilai m-nya +3. Yang memungkinkan adalah -1, 0, dan +1. Tinggal opsi D dan E. Kalau kita lihat, nilai l untuk kedua opsi tersebut diperbolehkan ya. Tapi, pada opsi E, jika l = 0, tidak boleh m-nya bernilai -1. Nilai m yang diperbolehkan untuk l = 0 adalah 0 juga. Maka, jawaban soal kedua ini adalah D ya.Contoh Soal 3
Suatu elektron berada di kulit ketiga dan menempati sub kulit p, maka bilangan kuantum yang mungkin dimiliki oleh elektron tersebut adalah………Pembahasan:
Jika suatu elektron berada pada kulit ketiga dan menempati subkulit p maka elektron tersebut berada di orbital 3p. Artinya harga bilangan kuantum utama dan azimuth nya adalah: n = 3 l = 1 Kalian sudah mengetahui bahwa subkulit p terdiri dari 3 buah orbital seperti gambar di bawah ini.
Sekian pembahasan tentang bagaimana cara menentukan bilangan kuantum yang mungkin dimiliki atau tidak mungkin dimiliki oleh suatu elektron. Semoga bermanfaat.
Bantu Orang Untuk Temukan Artikel Ini Lewat Tombol Share Di Bawah Ini
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:
- Bilangan kuantum utama (n) menunjukkan jenis subkulit (tingkat energi utama).
Harga n = 1, 2, 3, … - 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)
- 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)
- 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:
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
Semua benda yang ada di alam semesta ini disusun oleh atom yang terdiri dari proton, neutron, dan juga elektron. Jumlah proton yang dimiliki atom menentukan jenis unsur yang dibentuk. Neutron adalah partikel netral. Semua atom dari unsur yang sama memiliki jumlah proton yang sama, namun belum tentu memiliki jumlah neutron yang sama. Elektron adalah partikel subatomik yang stabil dengan muatan listrik negatif. Setiap elektron membawa satu unit muatan negatif sekaligus memiliki massa yang sangat kecil dibandingkan dengan neutron atau proton. Bila proton dan neutron berada di inti atom, elektron-elektron tersebar di sekeliling atom secara teratur berdasarkan tingkat energinya. Tingkat energi inilah yang digambarkan dengan bilangan kuantum.
Apakah kamu sudah tahu cara menentukan bilangan kuantum?
Cara Menentukan Bilangan Kuantum
Posisi elektron di sekitar inti atom ditentukan dengan bilangan kuantum. Bilangan ini menunjukkan letak elektron pada kulit dan subkulit atom, orientasi orbital dalam ruang, dan juga arah rotasi elektron. Ada empat bilangan kuantum yang harus kamu ketahui:
- Bilangan kuantum utama (n)
- Bilangan kuantum azimut (l)
- Bilangan kuantum magnetik (m)
- Bilangan kuantum spin (s)
Bilangan kuantum juga merupakan salah satu ciri khas dari model atom mekanika kuantum atau biasa disebut juga model atom modern yang dicetuskan oleh seorang ilmuwan fisika, Ernest Schrodinger. Sebelum kita mencari tahu cara menentukan bilangan kuantum, mari kita mengenal jenis-jenis dari bilangan kuantum.
Bilangan Kuantum Utama
Bilangan kuantum utama disimbolkan dengan huruf n. Bilangan ini akan menunjukkan ukuran orbital dan tingkat energi elektron, yang disebut kulit atom. Bilangan kuantum ini memiliki nilai 1,2,3,4,… dan seterusnya.
Bilangan Kuantum Azimut
Bilangan kuantum azimut memiliki simbol huruf l. Bilangan ini berguna untuk menunjukkan bentuk orbital dan sub tingkatan energi elektron (ditandai dengan s,p,d,f). Bilangan kuantum ini memiliki nilai dengan ketentuan s=0, p=1, d=2, f=3. Nilai ini akan menunjukkan di subkulit manakah elektron tersebut berada.
Bilangan Kuantum Magnetik
Bilangan kuantum magnetik disimbolkan dengan huruf m. Bilangan ini menunjukkan posisi orbital terhadap orbital lain di dalam subkulit atom. Dan memiliki ketentuan sebagai berikut:
| Bilangan Kuantum Azimut (l) | Tanda Orbital | Bilangan Kuantum Magnetik (m) | Gambaran Orbital | Jumlah Orbital |
| 0 | s | 0 | ▢ | 1 |
| 1 | p | -1, 0, +1 | ▢▢▢ | 3 |
| 2 | d | -2, -1, 0, +1, +2 | ▢▢▢▢▢ | 5 |
| 3 | f | -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 | ▢▢▢▢▢▢▢ | 7 |
Sumber: rumus.co.id
Bilangan Kuantum Spin
Memiliki simbol s, bilangan ini menunjukkan arah putaran elektron pada sumbunya (rotasi). Hanya terdapat dua kemungkinan arah rotasi elektron, yakni searah atau berlawanan dengan arah jarum jam. Satu orbital hanya bisa ditempati oleh maksimum dua elektron, di mana kedua elektron tersebut harus memiliki spin yang berlawanan. Sehingga nilainya antara +½ atau -½ .
Setelah mengetahui apa saja jenis bilangan kuantum, kini saatnya kamu mengetahui cara menentukan bilangan kuantum.
Contoh Soal
Sebelum menentukan bilangan kuantum, kamu terlebih dahulu harus menentukan konfigurasi elektron dari sebuah unsur. Contohnya adalah:
16S mempunyai konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
Dalam menentukan bilangan kuantum, kita akan mengambil konfigurasi elektron yang paling akhir, yaitu:
3p4
Bilangan Kuantum Utama
Dari konfigurasi di atas, bilangan kuantum utamanya adalah 3. Karena angka 3 tersebut menunjukkan ukuran orbital atau kulit.
Bilangan Kuantum Azimut
p adalah subkulit dari elektron tersebut, sehingga akan diperoleh nilai l = 1. Sesuai dengan ketentuan bahwa:
Bilangan Kuantum Mekanik:
Karena berada pada subkulit p, maka bilangan kuantum akan ada di antara -1, 0, +1. Untuk bisa menentukannya, mari kita gambar kotak orbitalnya. Biasanya kita dapat menggunakan arah panah untuk mengisi kotak ini.
Isi setiap kotak dengan panah menghadap ke arah atas, setelah itu baru mengisinya dengan panah ke arah bawah.
Angka 4 dari 3p4 adalah jumlah dari panah yang harus kamu isi. Sehingga didapatkanlah hasil seperti ini:
Panah yang ke empat berada di kotak -1, sehingga bilangan kuantum mekanik dari elektron ini adalah m=-1
Bilangan Kuantum Spin:
Panah yang mengarah ke atas memiliki nilai +½ , sedangkan panah yang mengarah ke bawah bernilai -½. Dari hasil di atas, panah yang terakhir adalah panah yang menghadap ke bawah, sehingga nilai dari bilangan kuantum spin adalah s= -½.
Nah, itu dia cara menentukan bilangan kuantum yang bisa membantu kamu dalam mengerjakan soal-soal bilangan kuantum. Apakah kamu memiliki pertanyaan mengenai hal ini? Silahkan tuliskan pertanyaan kamu di kolom komentar ya, dan jangan lupa untuk share pengetahuan ini.