Bilangan-bilangan Kuantum
Bilangan kuantum merupakan istilah untuk menggambarkan kedudukan elektron dalam suatu atom. Bilangan-bilngan kuantum adalah serangkaian angka yang digunakan untuk mendeskripsikan secara unik keadaan kuantum dari sebuah partikel, seperti elektron dalam atom.
Menurut teori atom modern (model mekanika gelombang), untuk atom yang mempunyai elektron banyak, elektron-elektron tersebut beredar pada orbit/lintasan/kulit. Kulit atom terdiri atas satu atau beberapa subkulit dan setiap subkulit terdiri atas satu atau beberapa orbital. Orbital (bukan orbit) inilah yang merupakan tempat (ruang) kemungkinan (kebolehjadian = probabilitas) ditemukan elektron.
Terdapat empat jenis bilangan-bilangan kuantum : bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l), bilangan kuantum magnetik (m), dan bilangan kuantum spin (s). Bilangan-bilangan kuantum yang dimaksud adalaha sebagai berikut.
Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan kuantum utama (n) menunjukkan posisi elektron dalam kulit atom, jarak rata-rata elektron dari inti, dan menyatakan tingkat energi. Bilangan kuantum pada kulit elektron sebagai berikut
| Kulit elektron | K | L | M | N | dan seterusnya |
| Bilangan kuantum (n) | 1 | 2 | 3 | 4 | dan seterusnya |
Bilangan Kuantum Azimuth (l )
Bilangan kuantum azimuth (l) menunjukkan subkulit yang nilainya bergantung dari bilangan bulat dari 0 (nol) hingga (n-1). Jadi untuk
n = 1, l = 0 ;
n = 2, l yang mungkin adalah l = 0 dan l = 1
n = 3, l = 0, 1, dan 2
Setiap subkulit (harga) dinyatakan dengan lambang tertentu, yaitu s, p, d, f, dan seterusnya. Lambang ini didasarkan pada garis-garis spektrum yang tampak pada spektroskop.
S (untuk l = 0) = sharp; berhubungan dengan garis spektrum yang paling terang.
p (untuk l = 1) = principal; berhubungan dengan garis spektrun kedua terang.
d (untuk l = 2) = diffuse; berhubungan dengan garis kabur.
f (untuk l = 3) = fundamental; berhubungan dengan garis pembentukan spektrun warna.
Untuk l = 0, subkulit dinyatakan dengan lambang s , l = 1 subkulit p, l = 2 subkulit d, l = 3 subkulit f, dan seterusnya. Nilai l yang diijinkan pada tiap-tiap kulit diberikan dalam tabel berikut.
| Kulit | Nilai n | nilai l | subkulit |
| K L M N | 1 2 3 4 | 0 0, 1 0, 1, 2 0, 1, 2, 3 | 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f |
Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik (m) menunjukkan orbital khusus dari orbital yang ditempati elektron pada suatu subkulit, juga menyatakan orientasi khusus dari orbital dalam ruang relatif terhadap inti. Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung azimut, berupa bilangan bulat mulai dari – l sampai + l . Jika l = 2, nilai m = -2, -1, 0, +1, +2 atau ada 5 orbital.
Susunan orbital dalam satu subkulit sebagai berikut.
| Nilai n | Nilai l | Nilai m | Subkulit | Jumlah Orbital |
| 1 | 0 | 0 | 1s | 1 |
| 2 | 0 1 | 0 -1, 0, +1 | 2s 2p | 1 3 |
| 3 | 0 1 2 | 0 -1, 0, +1 -2, -1, 0, +1, +2 | 3s 3p 3d | 1 3 5 |
| 4 | 0 1 2 3 | 0 -1, 0, +1 -2, -1, 0, +1, +2 -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 | 4s 4p 4d 4f | 1 3 5 7 |
Bilangan Kuantum Spin (s)
Bilangan kuantum spin (s) digunakan untuk mengetahui arah rotasi elektron, dengan arah yang berlawanan jarum jam atau searah jarum jam. Kedua arah yang berbeda ini dinyatakan dengan nilai s = +½ dan s = -½
Contoh Soal
Tentukan harga keempat bilangan kuantum n, l, m, dan s untuk elektron terakhir dari;
a. 12Si
b. 26Fe
c. 20Ca2+
d. 16S2-
14Si = [Ne] 3s2 3p2
elekron terakhir adalah elektron ke-14, terdapat pada 3p2
Diagram orbital adalah
Tanda panah merah adalah elektron ke-14.
maka;
n = 3 (3p berarti pada kulit p)
l = 1 (sesuai dengan subkulit p)
m = 0 (orbital di tengah)
s = + ½ (arah spin elektron ke atas)
26Fe = [Ar] 4s2 3d6
Elektron terakhir adalah elektron ke-26 terdapat pada 3d6
Diagram orbital adalah:
Tanda panah merah adalah elektron ke-26
maka;
n = 3
l = 2 (sesuai dengan subkulit d)
m = -2 (dua orbital ke kiri dari orbital di tengah)
s = – ½ ( arah spin elektron ke bawah)
20Ca+ = [Ar] 4s1
Elektron terakhir adalah elektron yang ke-19 terdapat pada 4s1
Diangram orbitalnya adalah;
Tanda panah adalah elektron ke-19
maka;
n = 4 (4s berarti pada kulit 4)
l = 0 (sesuai dengan subkulit s)
m = 0 (hanya ada 1 orbital)
s = + ½ (arah elektron ke atas)
16S2- = [Ne] 3s2 3p6
Elektron terakhir adalah elektron ke-18 terdapat 3p6
Diagram orbital adalah;
Tanda panah merah adalah elektron ke-18
maka;
n = 3 (3p berarti pada kulit 3)
l = 1 (sesuai dengan subkulit p)
m = +1 (satu orbital ke kanan dari orbital tengah)
s = – ½ (arah putar elektron ke bawah)
