Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Penjelasan Bilangan Kuantum Dan Orbital S,P,D Dan F Secara Lengkap

Bilangan Kuantum

Menurut mekanika gelombang, setiap tingkat energi dalam atom diasosiasikan dengan satu atau lebih orbital. Untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi, bentuk, serta orientasi) suatu orbital memakai tiga bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth, dan bilangan kuantum magnetik (ml atau m).

1. Bilangan Kuantum Utama (n) Bilangan kuantum utama (n) menyatakan tingkat energi utama atau kulit atom. Bilangan kuantum utama memiliki harga mulai dari 1, 2, 3, dan seterusnya (bilangan lingkaran positif) serta dinyatakan dengan lambang K (n = 1), L (n = 2), dan seterusnya. Orbital-orbital dengan bilangan kuatum utama berbeda memiliki tingkat energi yang berbeda secara nyata.

2. Bilangan Kuantum Azimuth (l) Bilangan kuantum azimuth (l) menyatakan subkulit. Nilai-nilai untuk bilangan kuantum azimuth dikaitkan dengan nilai bilangan kuantum utamanya, yaitu semua bilangan lingkaran dari 0 hingga (n – 1).

3. Bilangan Kuantum Magnetik (ml atau m) Bilangan kuantum magnetik (m) menyatakan orbital khusus yang ditempati elektron pada suatu subkulit. Bilangan kuantum magnetik juga menyatakan orientasi khusus dari orbital itu dalam ruang relatif terhadap inti. Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung pada nilai kuantum azimuth, yaitu semua bilangan lingkaran mulai dari –l hingga dengan +l, termasuk 0.

4. Bilangan Kuantum Spin (ms atau s)

Sambil beredar mengintari inti, elektron juga berputar pada sumbunya. Gerak berputar pada sumbu ini disebut rotasi. Hanya ada dua kemungkinan arah rotasi elektron, yaitu searah atau berlawanan arah jarum jam. Kedua arah yang berbeda itu dinyatakan dengan bilangan kuantum spin (s) yang memiliki nilai s = + 1/2 atau s = – 1/2 .

Akibatnya satu orbital hanya sanggup ditempati oleh maksimum dua elektron, di mana kedua elektron itu haruslah memiliki spin yang berlawanan, sehingga menghasilkan medan magnet yang berlawanan pula. Medan magnet yang berlawanan ini dibutuhkan untuk mengimbangi gaya tolak-menolak listrik yang ada (karena muatan sejenis).

Dapat disimpulkan bahwa kedudukan suatu elektron dalam suatu atom dinyatakan oleh empat bilangan kuantum, yaitu:

a. Bilangan kuantum utama (n) menyatakan kulit utamanya.
b. Bilangan kuantum azimuth (l) menyatakan subkulitnya.
c. Bilangan kuantum magnetik (m) menyatakan orbitalnya.
d. Bilangan kuantum spin (s) menyatakan spin atau arah rotasinya.

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu:

a. Sampai ketika ini, elektron-elektron gres menempati subkulit-subkulit s, p, d, dan f. Sedangkan subkulit g, h, dan i belum terisi elektron.

b. Setiap kulit mengandung subkulit sebanyak nomor kulit dan dimulai dari subkulit yang paling sedikit orbitalnya. Kulit pertama hanya mengandung subkulits; kulit ke-2 mengandung s dan p; kulit ke-3 mengandung subkulit s, p, dan d; dan seterusnya.


Bentuk dan Orientasi Orbital

Energi dan bentuk orbital diturunkan dari persamaan gelombang (ϕ = psi), sedangkan besaran pangkat dua (ϕ2 ) dari persamaan gelombang menyatakan rapatan muatan atau peluang menemukan elektron pada suatu titik dan jarak tertentu dari inti. Bentuk orbital tergantung pada bilangan kuantum azimuth (l), artinya orbital dengan bilangan kuantum azimuth yang sama akan memiliki bentuk yang sama. Orbital 1s, 2s, dan 3s akan memiliki bentuk yang sama, tetapi ukuran atau tingkat energinya berbeda.

1. Orbital s

Orbital yang paling sederhana untuk dipaparkan ialah orbital 1s. Gambar mengatakan tiga cara pemaparan orbital 1s. Gambar mengatakan bahwa rapatan muatan maksimum ialah pada titik-titik di sekitar (dekat) inti. Rapatan berkurang secara eksponen dengan bertambahnya jarak dari inti. Pola bercak-bercak (gambar) secara terperinci mengatakan bahwa rapatan muatan meluas secara simetris ke semua arah dengan jarak antarbercak yang berangsur meningkat. Secara teori peluang, untuk menemui elektron tidak pernah mencapai nol.

Oleh alasannya itu mustahil menggambarkan suatu orbital secara lengkap. Biasanya gambar orbital dibatasi, sehingga meliputi bab terbesar (katakanlah 90%) peluang menemukan elektron. Gambar 1.6(c) ialah orbital 1s dengan kontur 90%.

Dalam teori atom modern, jari-jari atom didefinisikan sebagai jarak dari inti hingga tempat dengan peluang terbesar menemukan elektron pada orbital terluar. Bentuk dan orientasi orbital 2s diberikan pada gambar. Sama dengan orbital 1s, rapatan muatan terbesar ialah pada titik-titik sekitar inti. Rapatan menurun hingga mencapai nol pada jarak tertentu dari inti. Daerah tanpa peluang menemukan elektron ini disebut simpul. Selanjutnya, rapatan muatan elektron meningkat kembali hingga mencapai maksimum, lalu secara sedikit demi sedikit menurun mendekati nol pada jarak yang lebih jauh.

Peluang terbesar menemukan elektron pada orbital 2s ialah pada awan lapisan kedua. Sedangkan untuk orbital 3s juga memiliki contoh yang ibarat dengan orbital 2s, tetapi dengan 2 simpul. Kontur 90% dari orbital 3s ditunjukkan pada gambar 1.6(b), di mana peluang untuk menemukan elektron pada orbital 3s ialah pada awan lapisan ketiga.


2. Orbital p

Rapatan muatan elektron orbital 2p ialah nol pada inti (gambar 1.7), meningkat hingga mencapai maksimum di kedua sisi, lalu menurun mendekati nol seiring dengan bertambahnya jarak dari inti. Setiap subkulit p ( = 1) terdiri dari tiga orbital yang setara sesuai dengan tiga harga m untuk = 1, yaitu -1, 0, dan +1. Masing-masing diberi nama px , py , dan pz

sesuai dengan orientasinya dalam ruang. Kontur yang disederhanakan dari ketiga orbital 2p diberikan pada gambar 1.7.(c). Distribusi rapatan muatan elektron pada orbital 3p ditunjukkan pada gambar 1.7.(b). Sedangkan kontur orbital 3p sanggup juga digambarkan ibarat gambar 1.7.(a) (seperti balon terpilin), tetapi ukurannya relatif lebih besar.


3. Orbital d dan f

Orbital dengan bilangan azimuth l = 2, yaitu orbital d, mulai terdapat pada kulit ketiga (n = 3). Setiap subkulit d terdiri atas lima orbital sesuai dengan lima harga m untuk l = 2, yaitu m = –2, –1, 0, +1, dan +2. Kelima orbital d itu diberi nama sesuai dengan orientasinya, sebagai 2 2 x –x d , dxy, dxz, dyz, dan z d 2 . Kontur dari kelima orbital 3d diberikan pada gambar 1.8 dan 1.9. Walaupun orbital z d 2 memiliki bentuk yang berbeda dari empat orbital d lainnya, tetapi energi dari kelima orbital itu setara.


Orbital f lebih rumit dan lebih sukar untuk dipaparkan, tetapi hal itu tidaklah merupakan problem penting. Setiap subkulit f terdiri atas 7 orbital, sesuai dengan 7 harga m untuk l = 3.

Bilangan Kuantum, Penjelasan Lengkap, Original Article Is From Here...