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.
JustCallMeAlex JustCallMeAlex
Jawaban:
20 CA = [AR] 4s 2
Bilangan kuantum 4s pangkat 2
N = 4
I = 0
M = 0
S = -1/2
40Ca20 memiliki jumlah elektron 20 (sesuai dengan nomor atom). Konfigurasi elektronnya adalah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Untuk mencari 4 bilangan kuantum dari elektron terakhirnya yaitu 4s2, perlu dicari n, l, m, dan s.
4 bilangan kuantum dari 4s2 adalah:
n (bilangan kuantum utama = sesuai nomor kulit) 4s2 yaitu 4 (angka depan sebelum subkulit s)
l (bilangan kuantum azimuth, untuk s = 0, p = 1, d = 2, f = 3) karena 4s2 berada di s, jadi l = 0
m (bilangan kuantum magnetik, sesuai letak elektron terakhir ada di orbital mana), untuk 4s2 memiliki kotak/orbital sebanyak 1 (kalau s = 1 kotak, p = 3 kotak, d = 5 kotak, f = 7 kotak), maka orbital dan susunan elektronnya adalah karena letak elektron paling akhir ada di satu kotak, kaidah untuk bilangan kuantum m adalah sebagai berikut :
Untuk subkulit s, angka untuk m adalah 0. Karena letak elektron 4s2 ada di kotak/orbital pertama, jadi m = 0
s (bilangan kuantum spin) mengikuti arah elektron terakhir, karena elektron menghadap ke bawah (lihat orbital dan susunan elektron 4s2), maka s = - 1/2 , sesuai dengan kaidah bilangan kuantum spin, jika elektron terakhir menghadap atas maka s = + 1/2, namun jika menghadap bawah maka s = - 1/2 .
Jadi, 4 bilangan kuantum untuk 4s2 adalah n = 4, l = 0, m = 0 dan s = - 1/2