Pengertian Lengkap Mengenai Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital

Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital- Energi elektron dalam suatu orbital ditentukan oleh berbagai bilangan seperti bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuantum magnetik (m). Energi perputaran elektron pada sumbunya ditentukan oleh bilangan kuantum spin (s).

Bilangan kuantum utama (n), berharga 1, 2, 3, 4, …dan seterusnya.

Bilangan kuantum ini sesuai dengan kulit-kulit elektron dalam suatu atom karena tingkat energi biasa dinyatakan dengan kulit.

Bilangan kuantum utama (n) : 1 2 3 4 …

Sesuai dengan kulit ke : 1 2 3 4 …

K L M N …

Dengan demikian bilangan kuantum utama menunjukkan besarnya lintasan elektron.

Bilangan kuantum azimuth (l), berharga 0, 1, 2, 3, … (n – 1)

Bilangan kuantum ini menunjukkan di subkulit (sublintasan) mana elektron bergerak dan juga menentukan bentuk orbital.

subkulit l = 0 juga disebut orbital s (sharp)

subkulit l = 1 juga disebut orbital p (principle)

subkulit l = 2 juga disebut orbital d (diffuse)

subkulit l = 3 juga disebut orbital f (fundamental)

Setiap kulit mempunyai subkulit sesuai nomor kulitnya, misalnya:

n = 1 (kulit K) mempunyai harga l = 0, … (1 – 1) = 0

Kulit ke-1 (K) mempunyai subkulit, yaitu subkulit l = 0 atau orbital 1s

n = 2 (kulit L) mempunyai harga l = 0, … (2 – 1) = 0, 1

Kulit ke-2 (L) mempunyai 2 subkulit, yaitu subkulit l = 0 atau orbital 2s dan subkulit l= 1 atau orbital 2p

n = 3 (kulit M) mempunyai harga l = 0, … (3 – 1) = 0, 1, 2

Kulit ke-3 (M) mempunyai 3 subkulit, yaitu:

subkulit l = 0 atau orbital 3s

subkulit l = 1 atau orbital 3p

subkulit l = 2 atau orbital 3d

n = 4 (kulit N) mempunyai harga l = 0, … (4 – 1) = 0, 1, 2, 3

Kulit ke-4 (N) mempunyai 4 subkulit, yaitu:

subkulit l = 0 atau orbital 4s

subkulit l = 1 atau orbital 4p

subkulit l = 2 atau orbital 4d

subkulit l = 3 atau orbital 4f

Bilangan kuantum magnetik (m), berharga –l, …, 0, … +l
Bilangan kuantum ini menentukan kedudukan atau orientasi orbital, atau juga menunjukkan adanya satu atau beberapa tingkat energi setingkat yang merupakan penyusun suatu subkulit. Setiap harga l mempunyai harga m.

Contoh:

Untuk n = 3 maka harga l = 0, 1, dan 2.

l = 0 (orbital s), harga m = 0 berarti mempunyai 1 tingkat energi atau 1 orbital.

l = 1 (orbital p), harga m = –1, 0, +1, berarti mempunyai 3 tingkat energi setingkat atau 3 orbital yaitu: p_x, p_y, dan p_z.

l = 2 (orbital d), harga m = –2, –1, 0, +1, +2 berarti mempunyai 5 tingkat energi yang setingkat atau 5 orbital yaitu: d_{x – y}, d_{y – z}, d_{x – z}, d_x²­_{- y}² , d_z² .

l = 3 (orbital f), harga m = –3, –2, –1, 0, +1, +2, +3 berarti mempunyai 7 tingkat energi yang setingkat atau 7 orbital.

Kesimpulan:

orbital s (l = 0) mempunyai 1 orbital, yang harga m-nya = 0.

orbital p (l = 1) mempunyai 3 orbital, yang harga m-nya: –1, 0, dan +1.

orbital d (l = 2) mempunyai 5 orbital, yang harga m-nya: –2, –1, 0, +1, dan +2.

orbital f (l = 3) mempunyai 7 orbital, yang harga m-nya: –3, –2, –1, 0, +1, +2, dan +3.

Orbital pada suatu subkulit mempunyai bentuk tertentu dan letaknya dalam ruang tertentu pula.

Gambar 1.5 Bentuk orbital s

Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan matematis orbital s berbentuk bola, artinya: elektron yang ada pada orbital s berada sama jauh dan segala arah terhadap inti atom. Sedangkan orbital p mempunyai bentuk seperti balon terpilin. Orbital pmempunyai 3 orbital, masing-masing terletak pada sumbu x, y, dan z sehingga orbitalp dibedakan atas p_x, p_y, dan p_z.

Gambar 1.6 Bentuk orbital-orbital p_x, p_y, p_z

Orbital d mempunyai 5 orbital tersebar di antara sumbu-sumbu ruang x, y, dan z yang masing-masing dibedakan atas d_z^2,,d_x²­_{- y}² , d_xz, d_xy, d_yz,

Gambar 1.7 Bentuk orbital-orbital d

Bilangan kuantum spin (s), berharga + ½ dan – ½ (kemungkinan putar kanan = ½ dan kemungkinan putar kiri = ½ ).
Bilangan kuantum ini memberikan gambaran tentang arah perputaran elektron pada sumbunya sendiri. Setiap m mempunyai harga s = + ½ dan s = – ½.

Gambar 1.8 satu elektron mempunyai s = + ½ atau s = – ½

Tabel 1.1 Distribusi elektron sesuai bilangan kuantum yang dimilikinya

Bilangan kuantum				Banyaknya elektron pada:
n (kulit)	l (subkulit)	m	s	subkulit	kulit
1 (K)	0 (s)	0	+ ½	2	2
2 (L)	0 (s)	0	+ ½	2	8
	1 (p)	-1	+ ½	6
		0	+ ½
		+1	+ ½
3 (M)	0 (s)	0	+ ½	2	18
	1 (p)	-1	+ ½	6
		0	+ ½
		+1	+ ½
	2 (d)	-2	+ ½	10
		-1	+ ½
		0	+ ½
		+1	+ ½
		+2	+ ½
4 (N)	0 (s)	0	+ ½	2	32
	1 (p)	-1	+ ½	6
		0	+ ½
		+1	+ ½
	2 (d)	-2	+ ½	10
		-1	+ ½
		0	+ ½
		+1	+ ½
		+2	+ ½
	3 (f)	-3	+ ½	14
		-2	+ ½
		-1	+ ½
		0	+ ½
		+1	+ ½
		+2	+ ½
		+3	+ ½