Bilangan kuantum
Bilangan kuantum ialah bilangan yang menentukan sebuah kedudukan atau posisi elektron pada atom yang dalam posisinya diwakili oleh suatu nilai yang menjelaskan tentang kuantitas kekal pada sistem dinamis. Bilangan kuantum tersebut menggambarkan sebuah sifat elektron dalam orbital.
Jenis-jenis bilangan kuantum
1. Utama (n)
Menyatakan tingkat energi atau kulit atom.
2. Azimuth (l)
Menyatakan sub kulit atom dan bentuk geometri orbital.
3. Magnetik (m)
Suatu harga yang menyatakan banyak dan posisi atau
orientasi orbital.
4. Spin (s)
Suatu harga yang menyatakan kedudukan dan arah rotasi elektron.
1. Utama (n)
Bilangan kuantum utama tidak pernah bernilai nol. Bilangan kuantum utama dapat mempunyai nilai semua bilangan positif, yaitu 1,2,3,4 dan seterusnya. Sedangkan kulit atom dinyatakan dengan huruf K,L,M,N dan seterusnya.
4. Spin (s)
Suatu elektron dapat mempunyai bilangan kuantum spin s = +1/2 atau -1/2.
Jumlah elektron yang ditulis dalam konfigurasi elektron merupakan jumlah elektron maksimal dari subkulit tersebut kecuali pada bagian terakhirnya yang ditulis adalah elektron sisanya.
Contoh penyingkatan konfigurasi elektron :
4. Untuk orbital-orbital yang berenergi sama dilambangkan dengan sekelompok kotak yang bersisian, sedangkan orbital dengan tingkat energi berbeda digambarkan dengan kotak yang terpisah.
Pada pengisian diagram orbital unsur S pada konfigurasi 3p4, 3 elektron diisikan terlebih dahulu dengan gambar tanda panah ke atas baru sisanya 1 elektron digambar dengan tanda panah ke bawah.
Bilangan kuantum ialah bilangan yang menentukan sebuah kedudukan atau posisi elektron pada atom yang dalam posisinya diwakili oleh suatu nilai yang menjelaskan tentang kuantitas kekal pada sistem dinamis. Bilangan kuantum tersebut menggambarkan sebuah sifat elektron dalam orbital.
Jenis-jenis bilangan kuantum
1. Utama (n)
Menyatakan tingkat energi atau kulit atom.
2. Azimuth (l)
Menyatakan sub kulit atom dan bentuk geometri orbital.
3. Magnetik (m)
Suatu harga yang menyatakan banyak dan posisi atau
orientasi orbital.
4. Spin (s)
Suatu harga yang menyatakan kedudukan dan arah rotasi elektron.
1. Utama (n)
Bilangan kuantum utama tidak pernah bernilai nol. Bilangan kuantum utama dapat mempunyai nilai semua bilangan positif, yaitu 1,2,3,4 dan seterusnya. Sedangkan kulit atom dinyatakan dengan huruf K,L,M,N dan seterusnya.
Kulit
|
K
|
L
|
M
|
N
|
Nilai n
|
1
|
2
|
3
|
4
|
contoh:
n=1 elektron berada pada kulit K;
n=2 elektron berada pada kulit L;
n=3 elektron berada pada kulit M;
n=4 elektron berada pada kulit N; dan seterusnya
Bilangan kuantum utama juga berhubungan dengan jarak rata-rata elektron dari inti dalam orbital tertentu. Semakin besar n,semakin besar jarak rata-rata elektron dalam orbital tersebut dari inti dan oleh karena itu semakin besar orbitalnya.
2. Azimuth
Bilangan kuantum azimut juga berhubungan dengan jumlah subkulit. Nilai ini menggambarkan subkulit yang dimana elektron berbeda. Untuk subkulit s,p,d,fbilangan kuantum azimut berturut-turut adalah 0,1,2,3.
Nilai bilangan kuantum azimut atau"l" ini bergantung pada nilai bilangan kuantum utama atau "n" . Untuk nilai ntertentu, l mempunyai nilai bilangan bulat yang mungkin dari 0 sampai (n-1). Bila n-1, hanya ada satu nilai l yakni l =n-1=1-1=0. Bila n=2, ada dua nilai l, yakni 0 dan 1. Bilan=3, ada tiga nilai l, yakni 0,1, dan 2. Nilai-nilai l biasanya ditandai dengan hurufs,p,d,f... sebagai berikut:
l
|
0
|
1
|
2
|
3
|
Nama orbital
|
s
|
p
|
d
|
f
|
Jadi bila l =0, kita mempunyai sebuah orbital s; bila l =1, kita mempunyai orbilat f; dan seterusnya.
Sekumpulan orbital-orbital dengan nilai n yang sama seringkali disebut kulit. Satu atau lebih orbital dengan nilai n dan lyang sama dirujuk selalu subkulit. Misalnya kulit dengan n=2 terdiri atas 2 subkulit, l=0 dan 1 (nilai-nilai l yang diizinkan untukn=2). Subkulit-subkulit ini disebut subkulit2s dan subkulit 2p di mana 2 melambangkan nilai n, sedangan s dan pmelambangkan nilai l.
Tabel dibawah ini menunjukkan keterkaitan jumlah kulit dengan banyaknya subkulit serta jenis subkulit dalam suatu atom.
Jenis subkulit
|
Jumlah orbital
|
Elektron maksimum
|
Subkulit s
|
1 orbital
|
2 elektron
|
Subkulit p
|
3 orbital
|
6 elektron
|
Subkulit d
|
5 orbital
|
10 elektron
|
Subkulit f
|
7 orbital
|
14 elektron
|
3. Magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik ada karena momentum sudut elektron, gerakannya berhubungan aliran arus listrik. Karena interaksi ini, elektron menyesuaikan diri di wilayah tertentu sekitar inti. Daerah khusus ini dikenal sebagai orbital. Orientasi elektron di sekitar inti dapat ditentukan dengan menggunakan bilangan kuantum magnetik m .
Di dalam satu subkulit, nilai mbergantung pada nilai bilangan kuantum azimut/momentum sudut l. Untuk nilai ltertentu, ada (2l + 1) nilai bulat m sebagai berikut: -l, (-l + 1), ..., 0 , ... , (+l - 1), +l
Bila l =0, maka m=0. Bila l =1, maka terdapat tiga nilai m yaitu -1,0,dan -1. Bila l =2, maka terdapat lima nilai m yaitu -2,-1,0,+1, dan +2. Jumlah m menunjukkan jumlah orbital dalam subkulit dengan nilai l tertentu.4. Spin (s)
Suatu elektron dapat mempunyai bilangan kuantum spin s = +1/2 atau -1/2.
Nilai positif atau negatif dari spin menyatakan spin atau rotasi partikel pada sumbu. Sebagai contoh, untuk nilai s=+1/2berarti berlawanan arah jarum jam (ke atas), sedangkan s=-1/2 berarti searah jarum jam (ke bawah). Diambil nilai setengah karena hanya ada dua peluang orientasi, yaitu atas dan bawah. Dengan demikian, peluang untuk mengarah ke atas adalah 50% dan peluang untuk ke bawah adalah 50%.
Kalau yang ini kita ibaratkan dengan arah jarum jam, yang artinya hanya ada 2 arah. Ini juga sama berlaku pada kuantum spin yang hanya memiliki 2 arah. Arah atas yang dinyatakan dengan (+) dan arah bawah yang dinyatakan dengan(–).
Kombinasi bilangan kuantum n, l, dan ml yang mungkin pada 4 kulit elektron pertama dapat dilihat pada tabel berikut:
Konfigurasi Elektron
Adalah konfigurasi yang menggambarkan susunan elektron dalam orbital-orbital atom. Dengan begitu, kita dapat mengetahui jumlah elektron pada kulit terluar.
Azas Aufbau
Azas Aufbau menyatakan bahwa :“Pengisian elektron dimulai dari subkulit yang berenergi paling rendah dilanjutkan pada subkulit yang lebih tinggi energinya”. Dalam setiap sub kulit mempunyai batasan elektron yang dapat diisikan yakni :
Subkulit s maksimal berisi 2 elektron
Subkulit p maksimal berisi 6 elektron
Subkulit d maksimal berisi 10 elektron
Subkulit f maksimal berisi 14 elektron
Berdasarkan ketentuan tersebut maka urutan pengisian (kofigurasi) elektron mengikuti tanda panah pada gambar berikut!
Berdasarkan diagram di atas dapat disusun urutan konfigurasi elektron sebagai berikut :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 …. dan seterusnya
Keterangan :
Skema yang digunakan untuk memudahkan penyingkatan sebagai berikut :
Konfigurasi elektron dalam atom selain diungkapkan dengan diagram curah hujan, seringkali diungkapkan dalam diagram orbital. Ungkapan yang kedua akan bermanfaat dalam menentukan bentuk molekul dan teori hibridisasi.
Yang harus diperhatikan dalam pembuatan diagram orbital :
1. Orbital-orbital dilambangkan dengan kotak
2. Elektron dilambangkan sebagai tanda panah dalam kotak
3. Banyaknya kotak ditentukan berdasarkan bilangan kuantum magnetik, yaitu:
5. Satu kotak orbital berisi 2 elektron, satu tanda panah mengarah ke atas dan satu lagi mengarah ke bawah.
Aturan Hund
Friedrich Hund (1927), seorang ahli fisika dari Jerman mengemukakan aturan pengisian elektron pada orbital yaitu :
“orbital-orbital dengan energi yang sama, masing-masing diisi lebih dulu oleh satu elektron arah (spin) yang sama dahulu kemudian elektron akan memasuki orbital-orbital secara urut dengan arah (spin) berlawanan atau dengan kata lain dalam subkulit yang sama semua orbital masing-masing terisi satu elektron terlebih dengan arah panah yang sama kemudian sisa elektronnya baru diisikan sebagai elektron pasangannya dengan arah panah sebaliknya”.
Coba perhatikan contoh diagram elektron di bawah ini, khususnya pada bagian akhirnya :
Larangan pauli
Pada tahun 1928, Wolfgang Pauli (1900-1958) mengemukakan bahwa tidak ada dua elektron dalam satu atom yang boleh mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama. Orbital yang sama akan mempunyai bilangan kuantum n, l, m yang sama. Dengan demikian, yang dapat membedakan hanya bilangan kuantum spin (s). Setiap orbital hanya dapat berisi 2 elektron dengan spin (arah putar) yang berlawanan.
Dengan adanya larangan Pauli ini, maka elektron yang dapat menempati suatu subkulit terbatas hanya dua kali dari jumlah orbitalnya. Jumlah maksimum elektron adalah sebagai berikut :
Contoh Soal Bilangan Kuantum
Tentukan konfigurasi elektron dan diagram elektron dari atom unsur dan ion monoatomik berikut.
a. 27Co
b. 32Ge
Pembahasan:
a. 27Co: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 atau [Ar] 4s2 3d7
b. 32Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2atau [Ar] 4s2 3d10 4p2
Manntaaapppppp
BalasHapusTerbaik
BalasHapusMantep
BalasHapusgood job
BalasHapusMantap👍
BalasHapusMantul³
BalasHapusmantul
BalasHapusGood👌
BalasHapusMantap
BalasHapusGood yana🐣🐣
BalasHapusGood👍🏻👍🏻👍🏻
BalasHapusKeren
BalasHapusKeren
BalasHapusKeren
BalasHapus