Memahami Pengertian Bilangan Kuantum Fisika dan Jenis-jenisnya

Penggambaran bilangan kuantum bisa dianalogikan dengan contoh planet yang bergerak di orbitnya. Menggunakan tingkat energi masing-masing, mereka tidak saling bertabrakan.

Bilangan kuantum adalah lintasan yang terletak di bagian dalam atom atau menggambarkan pergerakan elektron. Atom dikelilingi oleh elektron yang tersebar secara teratur pada sebuah orbital.

Penyebaran elektron bisa rapi karena diatur berdasarkan bilangan kuantum atau gambaran posisi elektron. Bilangan dalam model atom mekanika kuantum ini bisa menjelaskan sifat atom dengan jelas,

Analogi model atom mekanika yaitu atom yang digambarkan sebagai tata surya di mana matahari merupakan inti atom yang mencakup proton dan neutron. Sementara itu, elektron dianalogikan sebagai planet-planet yang mengelilinginya dengan tingkat energi masing-masing.

Pengertian Bilangan Kuantum

Melansir dari Ruangguru.com, bilangan kuantum menggambarkan kedudukan elektron dalam suatu model atom mekanika kuatum. Di sekeliling atom, elektron terbesar teratur berdasarkan tingkat energinya. Tingkat energi inilah menggambarkan lokasi-lokasi penyebaran elektron dari bilangan kuantum.

Bilangan kuantum yang mudah dicari yaitu bilangan kuantum dari elektron paling akhir. Satu set bilangan kuantum terdiri dari empat bilangan di antaranya kuantum azimuth, kuantum utama, kuantum spin dan kuantum magnetik.

Jenis-jenis Bilangan Kuantum

Gambaran posisi elektron atau nilai kuantum terbagi menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut:

1. Bilangan Kuantum Utama

Bilangan ini merupakan kulit elektron di mana nilai n=1 menunjukan kulit elektron terdalam di sebuah atom. Tentunya sesuai dengan keadaan energi terendah atau keadaan dasar elektron. Nilai kuantum utama lebih besar menunjukkan jarak lebih besar antara elektron dan inti.

Semakin besar bilangan kuantum utama menyiratkan ukuran atom yang semakin besar. Kuantum utama bisa berupa bilangan bulat dengan nilai positif. Contohnya dalam sesium (Cs), elektron valensi terluar berada di kulit dengan tingkat energi 6 sehingga elektron dalam cesium bisa memiliki nilai n dari 1-6.

2. Azimut atau Momentum Sudut (ℓ)

Nilai kuantum azimut atau sudut menjelaskan subkulit dan memberikan besarnya sudut momentum orbital. Dalam kimia dan spektroskopi, ℓ = 0 dikenal dengan orbital s, ℓ = 1dikenal p orbital, orbital s, ℓ = 1 dikenal d orbital dan =f disebut f orbital.

Nilai ℓ berkisar mulai dari 0 sampai n – 1 karena orbital p pertama (ℓ = 1) muncul di kulit elektron kedua (n = 2), orbital d pertama (ℓ = 2) biasa muncul di kulit elektron ketiga (n = 3) dan seterusnya. Dalam kimia, bilangan kuantum penting untuk menentukan bentuk orbital atom dan cukup mempengaruhi ikatan kimia dan sudut pandang.

3. Nilai Kuantum Magnetik

Bilangan kuantum magnetik menunjukan tingkat energi dalam subkulit dan menyatakan proyeksi orbital dalam ruang tiga dimensi. Bisa dianalogikan kulit atom merupakan suatu asrama bertingkat dan subkulit merupakan lantai berisi sejumlah kamar.

Bilangan kuantum magnetik (m) memproyeksikan distribusi elektron pada kamar yang ada di setiap lantai. Kuantum magnetik dalam ruang orbital menunjukkan orientasi elektron.

Nilai kuantum magnetik bergantung pada bilangan kuantum azimut. Nilai mℓ berkisar dari – hingga ℓ dengan langkah bilangan bulat di antaranya subkulit s (ℓ = 0) berisi satu orbital dan karena itu mℓ elektron dalam subkulit s akan selalu 0.

Subkulit p (ℓ = 1) memuat tiga orbital sehingga mℓ elektron pada subkulit p yaitu 1,0 atau 1. Subkulit d (ℓ = 2) memuat 5 orbital dengan nilai m 2 , 1, 0, 1, dan 2. Nilai kuantum m biasanya dikaitkan dengan orientasi orbital.

4. Nilai Kuantum Spin

Nilai kuantum spin menyatakan arah perputaran atau rotasi di sebuah sumbu elektron. Arah perputaran ini bisa mengarah searah jarum jam. Bilangan ini tidak bergantung dengan bilangan lainnya.

Nilai kuantum spin ditunjukkan dengan ± 1/2 atau -1/2. Yang termasuk kuantum spin positif yaitu arah putaran elektron ke atas (spin up). Adapun bilangan negatif artinya arah putaran elektron ke bawah.

Bilangan kuantum spin menggambarkan sifat kemagnetan elektron. Ketika spin berlawanan lalu disatukan maka keduanya saling meniadakan sehingga tidak ada medan magnet yang bersih.