Sharp, Principal, Diffuse dan Fundamental

Bilangan- bilangan kuantum

Dalam teori etom mekanika kuantum, kedudukan elektron-elektron dalam suatu atom ditentukan oleh bilangan kuantum elektron. Terdapat empat bilangan kuantum untuk menentukan keadaan stasioner elektron, yaitu bilangan kuantum utama n, bilangan kuantum orbital l, bilangan kuantum magnetik m_l, yang menunjukkan orbital dimana elektron berada dan bilangan kuantum spin m_s digunakan untuk membedakan kedudukan elektron yang berada dalam orbital yang sama. 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.

Bilangan Kuantum Utama

Bilangan kuantum utama n menyatakan kulit dimana orbital berada dan terkait dengan jarak rata-rata awan elektron dari inti. Dengan bertambahnya nilai n, maka jarak rata-rata elektron dan inti juga bertambah. Semua orbital dengan bilangan kuantum n yang sama berada dalam kulit yang sama. Bilangan kuantum n juga menyatakan tingkatan energi utama dimana elektron itu berada, bilangan bulat positif yang menggambarkan kedudukan atau jarak relatif elektron terhadap intinya. Semakin besar harga n, semakin besar ukuran orbital yang dihuni oleh elektron. Bilangan kuantum utama mempunyai harga yang setara dengan jumlah kulit elektron. Nilai n=1 disebut kulit K, n=2 disebut kulit L, n=3 disebut kulit M, dan seterusnya. Energi total elektron pada sebuah orbit adlah konstan dan bernilai negatif yang berarti bahwa elektron dalam keadaan terikat sehingga diperlukan energi untuk mengeluarkan elektron dari orbitnya. Energi total elektron pada kulit ke-n untuk atom hidrogen adalah

E_n = - (13,6/n²)eV

Untuk atom seperti hidrogen atau ion atom dari atom lain yang memiliki sebuah elektron, misalnya He⁺ dan Li²⁺, maka energi total elektronnya adalah

E_n = - (13,6 Z²/n²)eV

Dengan Z adalah nomor atom dari unsur tersebut

Bilangan Kuantum Azimut

Bilangan Kuantum Azimut membagi kulit menjadi kelompok-kelompok orbital yang lebih kecil, yang disebut subkulit-subkulit. Subkulit dengan nilai l=0,1,2,3,.... (n-1) diberi lambang huruf s,p,d,f,g atau sharp, principal, diffuse, fundamental sedangkan huruf berikutnya sesuai dengan abjad.  Bilangan Kuantum Azimut juga menyatakan tingkat energi subkulit hingga besarnya momentum sudut elektron dalam mengelilingi inti atom. Bilangan Kuantum Azimut adalah bilangan positif yang besarnya bergantung pada nilai bilangan kuantum utama dan menggambarkan jenis subkulit elektron pada atom. Jika n=1, l hanya mempunyai harga 0. Artinya, hanya ada satu tipe subkulit, yaitu subkulit 1s untuk tingkatan pertama. Juka n=2, l mempunyai harga 0 dan 1. Artinya ada dua jenis subkulit untuk tingkatan utama kedua. Jika n=3, l mempunyai harga 0,1 dan 2. Artinya, ada tiga jenis subkulit untuk tingkatan utama ketiga. Jika n=4, l hanya mempunyai harga 0,1,2, dan 3. Artinya, ada empat jenis subkulit untuk tingkatan utama keempat. Adapaun besar momentum sudut elektron memenuhi persamaan:

L =

h = h/21,054 x 10-34 J s

L = momentum sudut elektron (J s)

l = bilangan kantum orbital

Bilangan Kuantum Magnetik

Bilangan Kuantum Magnetik m_l membagi subkulit menjadi orbital-orbital dan menentukan arah dari momentum sudut elektron. Bilangan kuantum magnetik juga terkait dengan orientasi orbital dan bilangan bulat yang besarnya bergantung pada nilai bilangan kuantum azimut dan menentukan orientasi orbital serta benyaknya orbital elektron dalam atom. Jadi, untuk menentukan besar dan arah momentum sudut elektron kita perlu mgetahui nilai l dan m_l. Setiap nilai l memiliki nilai m_l sebanyak (2l+1) Harga m bergantung pada harga l dengan ketentuan ( m = -l , ... , +l ). Elektron dalam suatu atom yang memiliki momentum sudut dapat berinteraksi dengan medan magnetik luar. Jika dipilih arah medan magnetik luar sejajar dengan sumbu Z, maka nilai L dalam arah Z memenuhi persamaan

L_z = m_l h

Bilangan kuantum spin

Bilangan kuantum spin menyatakan arah rotasi dari elektron di sekitar sumbunya dan mengembalikan sifat spektrum dengan nilai +1/2 atau -1/2. Tanda + dan – hanya menunjukkan arah yang saling berlawanan dan dapat digambarkan dengan menggunakan anak panah. Adanya spin elektron dapat ditunjukkan dengan menggunakan percobaan Stern-Gerlach. Spin yang bermuatan negatif akan mnyebabakan timbulnya medan magnet. Oleh karena itu, elektron dapat berlaku seperti sebuah magnet kecil. Jika elektron memilih arah spin yang berbeda, yaitu searah atau berlawanan jarum jam maka kutub magnet yang dibentuk juga akan berbeda. Hal ini dapat dilihat jika seberkas elektron dilewatkan pada medan magnet heterogen yang kuat maka berkas elektron tadi akan terbagi menjadi dua berkas dengan spin elektron yang berbeda. Hal itu merupakan bukti bahwa elektron memiliki spin berbeda. Bilangan kuantum spin membatasi pengisian elektron dalam orbital, bahwa suatu orbital hanya dapat memiliki maksimum dua elektron

Berikut bentuk-bentuk dari orbital yang telah (s,p,d,f) secara berurutan:

Diani Iska Miranti

Daftar Pustaka

Suharsini, Maria dan Dyah Saptarini. 2007. Kimia dan Kecakapan Hidup. Jakarta: Ganeca

Supiyanto. 2006. Fisika.  Jakarta: PT. Phibeta Aneka Gama

Johari, JMC.2009.Kimia 2.Jakarta: PT.Gelora Aksara Pratama