Materi Kimia Kelas 10: Bilangan Kuantum Utama, Azimuth, Magnetik, dan Spin

Sudahkan Anda mengenal struktur atom? Pada materi sebelumnya kita sudah mempelajari tentang struktur atom yang terus mengalami perubahan hingga akhirnya struktur atom digambarkan memiliki inti yang terdiri atas atom bermuatan positif yang disebut proton dan neutron, yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Lantas bagaimana peredaran elektron di dalam atom? Nah, pada materi ini kita akan membahas terkait bilangan kuantum yang menggambarkan penyebaran elektron di dalam atom.

Apa itu Bilangan Kuantum?

Bilangan kuantum merupakan bilangan yang mendeskripsikan peredaran elektron dalam atom hidrogen dan atom-atom lain. Nilai dari bilangan ini akan digunakan untuk menjelaskan orbital-orbital atom dan menandai elektron-elektron di dalamnya. Orbital merupakan daerah dengan kebolehjadian tertinggi ditemukannya elektron didalam daerah ruang seperti atom. Dimana setiap orbital mempunyai ukuran, bentuk, dan orientasi tertentu. Maka dapat disimpulkan bahwa bilangan kuantum dapat menggambarkan tingkat energi, bentuk, dan orientasi elektron dalam suatu orbital. Bilangan-bilangan ini merupakan turunan dari solusi sistematis persamaan Schrodinger untuk atom hidrogen. Dalam persamaan Schrodinger, nilai-nilai yang diizinkan adalah bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth atau momentum sudut (l), dan bilangan kuantum magnetik (m). Selain itu terdapat pula bilangan kuantum spin elektron (s) yang menunjukkan perilaku elektron pada sumbunya dan melengkapi gambaran terkait elektron dan atom.  

Macam-macam Bilangan Kuantum

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama (n) merupakan suatu harga yang menyatakan ukuran dan tingkat energi/kulit dalam atom. Terdapat beberapa jenis kulit pada teori atom Bohr yang akan digunakan untuk menyatakan tingkat energi yaitu seperti kulit K, L, M, N, dan seterusnya. Bilangan kuantum ini dinyatakan dalam bilangan bulat, positif, dan bukan nol n = 1, 2, 3, 4, ....

Melalui tabel di atas nilai n=1 menunjukkan kulit elektron yang paling dalam dari sebuah atom yang artinya elektron berada pada keadaan dasar atau keadaan energi terendah. Selain itu, bilangan kuantum juga dapat meramalkan jarak rata-rata elektron dari inti dalam orbital tertentu. Dengan demikian, semakin besar n, maka semakin besar jarak rata-rata elektron dalam orbital dari inti dan oleh karena itu semakin besar orbitalnya, begitu juga tingkat energinya. Energi dalam atom hanya bergantung pada bilangan kuantum n dan bilangan kuantum utama merupakan dasar penentuan nilai dari bilangan kuantum lainnya.

Contoh soal: Tentukan bilangan kuantum utama (m) dari elektron terakhir pada unsur 20Ca!

20Ca =        2          8          8          2

                      K         L          M         N
Jawab: Bilangan kuantum utama dari elektron terakhir pada unsur 20Ca adalah n = 4

2. Bilangan Kuantum Azimuth atau Momentum Sudut (l)