Pengertian Bilangan Kuantum. Bilangan kuantum adalah Suatu bilangan yang menunjukkan orbit elektron mengelilingi inti pada kulit atau tingkat energi tertentu. Bilangan kuantun sering disebut juga quantum menyatakan lintasan atau orbit elektron berbentuk elips diperlukan empat macam bilangan kuantum, yaitu Bilangan kuantum utama dinotasikan denga huruf kecil n, Bilangan kuantum orbital dinotasikan dengan huruf kecil l, Bilangan kuantum magnetik dinotasikan dengan huruf kecil ml atau m, dan Bilangan kuantum spin dinotasikan dengan huruf kecil ms atau sBilangan Kuantum Utama nBilangan kuantum utama menyatakan besarnya energi total elektron pada orbit atau lintasan elektron pada kulit energi total elektron pada atom bersifat kekal dan besarnya energi pada masing-masing kulit atom ditentukan oleh bilangan kuantum utama. Bilangan kuantum utama mempunyai nilai positif yaitu 1, 2, 3, … dan kuantum utama menyatakan tempat lintasan atau orbit electron dalam atom yang disebut dengan kulit atom dan dinyatakan dengan huruf besar K, L, M, N, dan seterusnya. kulit K untuk n = 1, kulit L untuk n = 2, kulit M untuk n = 3, dan seterusnya. Kulit K n = 1 adalah kulit yang letaknya paling dekat dengan kuantum ini menyatakan tingkat energi utama elektron dan sebagai ukuran kebolehjadian ditemukannya elektron dari inti kuantum utama merupakan fungsi jarak yang dihitung dari inti atom sebagai titik nol. Jadi, semakin besar nilai n, semakin jauh jaraknya dari demikian bilangan Kuantum Utama mentukan ukuran orbital. Semakin besar harga n, semakin besar ukuran = 1 menunjukkan electron menempati kulit Kn = 2 menunjukkan elektron menempati kulit Ln = 3 menunjukkan electron menempati kulit M, dan seterusnyaKulit Atom adalah kumpulan bentuk orbital dalam bilangan kuantum utama yang Jari Atom didefinisikan sebagai jarak dari inti hingga daerah dengan peluang terbesar menemukan elektron pada orbital Jumlah Elektron Pada KulitJumlah elektron dalam kulit tertentu dapat dihitung dengan menggunaan persamaan rumus berikutJumlah electron = Energi Total atom berelektron banyak dengan nomor atom Z, maka tingkat energi total elektronnya pada suatu orbit dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikutEn = – 13,6 x Z2/n2Dengan keteranganEn = tingkat energi total elektron, eVn = bilangan kuantum utamaZ = nomor atomBilangan Kuantum Orbital l, Bilangan Kuantum AzimuthBilangan kuantum azimut l menentukan bentuk orbital dan membagi kulit menjadi orbital orbital yang lebih kecil subkulit. Untuk setiap kulit n, memiliki bilangan kuantum azimuth l mulai l = 0 sampai l = n – 1.l = n – 1 yaitu 0, 1, 2, 3, …, n – = bilangan kuantum utama nomor kulitMomentum Sudut OrbitalBilangan kuantum orbital menunjukkan besarnya momentum sudut orbital elektron. Nilai bilangan kuantum orbital dinyatakan denganRumus Momentum Sudut Orbital ElektronBesarnya momentum sudut orbital elektron dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikutL = ħ √[ll+1] atauL2 = ħ2 l l + 1Dengan keteranganL = Momentum sudut/anguler elektronl = bilangan kuantum orbitalħ = konstanta Planckħ = h/2πħ = 1,054 × 10-34 JsArah Momentum Sudut LArah momentum sudut L dapat dinyatakan dengan aturan kaidah tangan kanan yaitu jika arah lipatan jari-jari tangan kanan menyatakan arah gerakan electron maka arah ibu jari tangan kanan menyatakan arah momentum sudut momentum sudut electron pada orbitnya menyatakan subkulit elektron pada inti atom dan diberi nama sub kulit s, p, d, e, f, g dan seterusnya sesuai dengan urutan istilah untuk subkulit diambil dari huruf awal klasifikasi spektrum yang memancarkan elektron, yaitu sharp tajam = s , principal utama = p , diffuse kabur = d , fundamental pokok = antara bilangan kuantum utama n dengan bilangan kuantum orbital l dapat digunakan untuk menyatakan keadaan suatu atom. Selain itu, dapat juga digunakan untuk menyatakan jumlah elektron dalam kulit atau subkulit Kuantum Orbital Subkulit dan Momentum Sudut ElektronMisalnya untuk n = 2 dan l = 0 menyatakan keadaan electron pada subkulit 2s, untuk n = 3 dan l = 2 menyatakan keadaan elektron pada 3d, dan Kuantum Utama Orbital dan SubkulitBilangan Kuantum Spin ms atau sSelain bergerak mengelilingi inti, elektron juga berputar pada sumbunya melakukan gerak rotasi sehingga mempunyai momentum sudut. Gerak rotasi ini disebut yang melakukan gerak rotasi mempunyai sifat magnetik. Jika electron berada dalam medan magnetik luar akibat pengaruh medan magnetik tersebut maka arah rotasi elektron bersifat searah atau berlawanan arah dengan medan magnetik spin yang searah medan magnetik luar diberi nilai + ½ dan untuk yang berlawanan arah diberi nilai – ½Nilai Harga positif menyatakan arah spin ke atas berotasi berlawanan arah gerak jarum jam, sedangkan harga negatif menyatakan spin ke bawah berotasi searah gerak jarum dan Uhlenbeck menjelaskan bahwa besarnya momentum sudut intrinsic atau spin dinyatakan dalam persamaan berikutS = ħ √[ms ms +1]Dengan keterangan S = momentum sudut spinms = bilangan kuantum spinħ = h/2pBesarnya komponen momentum sudut spin elektron sepanjang arah medan magnetik ke arah sumbu-z dinyatakan dengan persamaan berikutSz = ms ħ = +/- ½ ħBilangan Kuantum Magnetik mlBilangan kuantum ini menentukan orientasi dari orbit elektron dalam medan magnet. Bilangan kuantum magnetik menunjukkan kuantisasi ruang momentum sudut elektron. Elektron yang mengelilingi inti dapat ditinjau sebagai arus kecil dengan dwi kutub kuantum magnetik m membagi bilangan kuantum azimut menjadi orbital kuantum magnetik mempunyai nilai harga dari –l melalui 0 hingga +l, sehingga untuk setiap bilangan kuantum orbital l akan ada bilangan kuantum magnetik sebanyakml = 2l + 1momentum sudut mempunyai komponen X, Y dan Z, untuk komponen X atau Y dari momentum sudut mempunyai besar yang sembarang, akan tetapi untuk komponen Z tidak sembarang tetapi momentum sudut elektron dipengaruhi oleh medan magnet luar B apabila medan magnet luar sejajar dengan sumbu-z maka besarnya nilai L untuk arah Z memenuhi persamaan Lz = ml ħTabel Bilangan Kuantum Utama Azimuth Magnetik Dan Jumlah OrbitalTabel berikut menjelaskan hubungan jumlah kulit dengan jumlah orbital yang dimiliki sebuah atom dan letak electron pada orbital orbitalnyaTabel Bilangan Kuantum Utama Azimuth Magnetik Dan Jumlah OrbitalDiagram Orbital Unsur Dengan Kulit K Atom yang memiliki satu kulit, maka kulit itu adalah kulit K. Kulit K memiliki satu bilangan azimuth yaitu l = 0, dan satu bilangan magnetik m = 0. Selain itu, kulit K hanya memiliki satu subkulit yaitu 1s, sehingga jumlah orbtalnya juga hanya 1 orbital yang dapat diisi oleh maksimum dua Orbital Unsur Dengan Kulit KDengan kata lain, jika atom memiliki dua electron, maka atom tersebut hanya memiliki kulit K. Sehingga kedua electron tersebut akan menempati subkulit putar electron dilambangkan dengan anak panah ke atas warna biru yang merepresentasikan bilangan kuantum spin s = +1/2 dan arah ke bawah warna merah s = -1/ Orbital Unsur Dengan Kulit K dan LAtom yang memiliki dua jenis kulit atom, maka kulit atomnya adalah K dan L. Elektron yang dimiliki oleh atom tersebut akan menempati kulit K dan kulit L. Kulit K akan menampung dua electron yang diletakan di subkulit 1s, seperti penjelasan di Orbital Unsur Dengan Kulit K dan LSedangkan kulit L mampu menampung maksimum 8 elektron yang diletakkan di subkulit 2s sebanyak 2 elektron dan di 2p sebanyak 6 2p memiliki bilangan azimuth l =1. Subkulit 2p memiliki 3 orbital. Tiap orbital dapat menampung 2 elektron, sehingga totalnya 3 x 2 = 6 orbital pada subkulit 2p memiliki bilangan kuantum magnetic sendiri sendiri, yang secara berurutan bilangan kuantum magnetik subkuit 2p adalah -1, 0, dan +1 .Efek ZeemanJika suatu atom diletakkan pada medan magnetik maka spektrum garis yang dihasilkannya akan terpecah menjadi garis garis spektral. Hal ini terjadi karena dalam medan magnetik, tingkat energi suatu atom terpecah menjadi beberapa subkeadaan sesuai dengan harga ml. Peristiwa ini disebut efek Zeeman ada dua macam, yaitu efek Zeeman normal dan efek Zeeman tidak normal. Pada efek Zeeman normal, sebuah garis spektrum terpisah menjadi tiga komponen. Sedangkan pada efek Zeeman tidak normal, sebuah garis spektrum dapat terpisah menjadi lebih dari tiga Zeeman Pengaruh Medan Magnetik Spektrum Atom ElektronPada efek Zeeman normal, satu garis tunggal pecah menjadi tiga garis bila arah medan tegak lurus lintasan cahaya, atau pecah menjadi dua garis bila arah medan sejajar lintasan cahaya. Gejala ini dapat diterangkan dengan prinsip elektromagnetik klasik, yaitu gerakan elektron orbital di dalam sumber yang menjadi semakin cepat atau semakin lambat akibat pengaruh medan yang Contoh Soal Menentukan Bilangan Kuantum Atom UnsurUnsur X memiliki notasi 12X24. Tentukanlah bilangan kuantum utama n, azimuth l, magnetic m dan spins s dari electron terakhir unsur tersebutDiketahui12X24Konfigurasi Elektron Unsur 12X2412X = 1s22s2 2p6 3s2Diagram Orbital Konfigurasi Elektron 12XKonfigurasi electron unsur X dalam bentuk diagram orbital ditunjukkan seperti gambar berikutDiagram Orbital Konfigurasi Elektron AtomElektron terakhir berada di 3s yaitu pada nomor kulit n = 3 dan subkulit s yang bernilai keuantum l = 0. Subkulit s memiliki nilai kuantum magnetic m = 0. Arah putaran electron ditunjukkan dengan warna merah dengan arah panah ke bawah yang menunjukkan arah putaran s = -1/2n = bilangan kuantum utama, nomor kulitn = 3l = bilangan kuantum azimuth, subkulit sl = 0m = bilangan kuantum magnetic,m = 0s = bilangan kuantum spin, arah putaran elektrons = -1/2Jadi, n = 3, l = 0, m = 0, s = -1/22. Contoh Soal Perhitungan Bilangan Kuantun Unsur PhosphorTentukan nilai keempat bilangan kuantum untuk electron terakhir dari unsur phosphor Elektron Unsur Fosfor 15P3115P = 1s22s2 2p6 3s2 3p3Diagram Orbital Konfigurasi Elektron Unsur Fosfor PKonfigurasi electron pada subklulit 3s dan 3p unsur fosfor ditunjukkan pada gambar berikutDiagram Orbital Konfigurasi Elektron Unsur Fosfor PElektron terakhir dari unsur fosfor berada di subkulit 3p yaitu pada nomor kulit n = 3, subkulit p bernilai kuantum l = 1. Elektron terakhir menempati orbital dengan bilangan magnetic m = +1 dengan Arah putaran ke atas s = +1/2Jadi elektron terakhir memiliki bilangan kuantumn = 3, l = 1, m = +1, s = +1/23. Contoh Soal Menentukan Bilangan Kuantum Elektron Terakhir Atom Sulfur BelerangTentukan bilangan kuantum electron terakhir dari unsur sulfur 16S32Diketahui16S32Konfigurasi Elektron Unsur Sulfur 16S32Konfiguarasi electron sulfur adalah16S32 = 1s22s2 2p6 3s2 3p4 atau16S32 = [Ne] 3s2 3p4Diagram Orbital Konfigurasi Elektron Unsur Sulfur SKonfigurasi electron untuk subklulit 3s dan 3p unsur sulfur ditunjukkan pada gambar berikutDiagram Orbital Konfigurasi Elektron Unsur Sulfur SDari diagram orbitalnya dapat diketahui bahwa elektron terakhir pada unsur sulfur terletak pada 3p yaitu pada kulit nomor n = 3, subkulit p bernilai kuantum azimuth l = 1 dengan bilangan magnetic m = -1, dan arah putaran electron ke bawah s = -1/ bilangan kuantum electron terakhir unsur sulfur adalahn = 3, l = 1, m = -1 dan = -1/24. Contoh Soal Menentukan Bilangan Kuantum Elektron Unsur Mangan MnUnsur mangan memiliki nomor atom 25, tentukan keempat bilangan kuantum dari electron terkhir unsur mangan Mn tersebutKonfigurasi Elektron Atom Mangan MnKonfigurasi electron 25Mn55 dapat dinyatakan seperti berikut25Mn55 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 atau25Mn55 = [Ar] 4s2 3d5Diagram Orbital Konfigurasi Elektron Unsur Mangan 25MnDiagram orbital untuk konfigurasi electron pada subkulit 4s dan 3d unsur mangan dapat dilihat pada gambar berikutContoh Soal Menentukan Bilangan Kuantum Elektron Unsur Mangan MnDari diagram orbital dapat diketahui bahwa Elektron terakhir dari konfigurasi electron mangan terdapat pada subkulit 3d. Ini artinya nomor kulit n = 3, subkulit d berbilangan kuantum azimuth l = terakhir terletak pada orbital terakhir kotak paling kanan dengan bilangan kuantum magnetik m = +2 dan arah putaran electron ditunjukkan arah anak panah ke atas s = +1/ electron terakhir mangan memiliki bilangan kuantumn = 3, l = 2, m = +2, s = +1/25. Contoh Soal Perhitungan Bilangan Kuantum Dari Konfigurasi Elektron Ion UnsurIon X+ memiliki konfigurasi electron sebagai berikutX+ = 1s2 2s2 2p6Tentukanlah bilangan kuantum electron valensi dari atom XX+ = artinya atom melepas satu electron terluarnya. Sehingga konfigurasi electron untuk atom bukan ionnya ditambah satu Elektron Atom X X = 1s2 2s2 2p6 3s1Subkulit 3s merupakan subkulit yang ditempati oleh electron valensi sebelum atom X melepas electron untuk menjadi ion X+Diagram Orbital Konfigurasi Elektron Atom XKonfigurasi electron dalam diagram orbital ditunjukkan dalam gambar berikutContoh Soal Perhitungan Bilangan Kuantum Dari Konfigurasi Elektron Ion UnsurElektron valensi menempati subkulit 3s yang berada pada nomor kulit n = 3. Subkulit s memiliki bilangan kuantum l = 0 dengan bilangan magnetic m = 0 sedangkan arah putar electronnya adalah ke arah atas s = +1/2Jadi, electron valensi atom X memiliki bilangan kuantumn = 3, l = 0, m = 0, s = +1/26. Contoh Soal Perhitungan Bilangan Kuantum Elektron Terakhir Atom CobaltTentukan bilangan kuantum untuk electron terakhir dari unsur 20Co40Konfigurasi Elektron Unsur Kobalt = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 atau20Co40 = [Ar] 4s2Diagram Orbital Konfigurasi Elektron Unsur CobaltDiagram orbital 4s yang ditempati oleh electron terakhir unsur cobalt dapat dilihat pada gambar berikutDiagram Orbital Cobalt, 4s2Elektron terakhir unsur kobalt menempati 4s. Subkulit 4s memiliki bilangan azimuth l = 0 dan nomor kulit n = 4. Elektron terakhir ini menempati orbital yang memiliki bilangan magnetic m = 0 dengan arah putaran electronnya ke arah awah s = – 1/ electron terakhir kobalt memiliki bilangan kuatum seperti inin = 4, l = 0, m = 0, s = -1/27. Contoh Soal Cara Perhitungan Persamaan Rumus Bilangan Kuantum Utama n,Tentukan energi total elektron ion Li 2+ Z = 3 pada keadaan bilangan kuantum utama n = 2DiketahuiZ = 3n = 2Rumus Menghitung Energi Total Elektron IonEnergi total elektron ion Li 2+ pada tingkatan energi n = 2 memenuhiEn = – [13,6 x Z2]/n2En = – [13,6 x 32]/22En = – 30,6 eV8. Contoh Soal Perhitungan Bilangan Kuantum Orbital l, Tentukan besarnya momentum sudut yang mungkin pada tingkatan n = 3 jika dinyatakan dalam ħPenyelesaian Besarnya momentum sudut elektron yang mengelilingi inti atom dinyatakan dengan persamaan rumus berikutL = ħ √[ll+1] atauL2 = ħ2 l l + 1Untuk n= 3 terdapat dua bilangan kuantum , maka terdapat 2 nilai momentum sudut yaitul = n – 1l = 3 – 1 = 2bilangan kuantum orbitalnya adalah 0 dan 1untuk l =1, maka momentum sudut orbitalnya adalahL = ħ √[11+1]L = ħ √[2]Untuk l = 0, maka momentum sudut orbitalnya adalahL = ħ √[00+1]L = ħ9. Contoh Soal Bilangan Kuantum MagnetikAda berapa kemungkinan bilangan kuantum magnetik pada bilangan kuantum utama n = 3?PenyelesaianBanyaknya kemungkinan bilangan kuantum magnetik dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikutml = 2l + 1 di mana l = n – 1untuk n = 3 maka nilai l = 3 – 1 = 2,sehingga jumlah bilangan kuantum magnetik adalah ml = + 1 = 4 + 1 = 5adapau bilangan kuantum magnetiknya adalah 2, 1, 0, –1 dan – Contoh Soal Bilangan Kuantum MagnetikJika bilangan kuantum orbital l = 3, tentukanlah1 besar momentum sudut elektron yang mungkin,2 momentum sudut elektron dalam arah sumbu z!PenyelesaianBilangan kuantum magnetik ml yang mungkin untuk l = 3 dihitung dengan menggunakan rumus berikutml = 2l + 1ml = 2x 3 + 1ml = 7adapun bilangan kuantum magnetiknya adalahml = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3Besar momentum sudut electron untuk l = 3 adalahL = ħ √[ll+1]L = ħ √[33+1]L = ħ √[34]L = 2 ħ √[3] JsMomentum sudut elektron dalam arah sumbu-z dihitung dengan rumus berkutLz = ml ħml = -3 → Lz = -3 ħ = -3 ħml = -2 → Lz = -2 ħ = -2 ħml = -1 → Lz = -1 ħ = – ħml = 0 → Lz = -0 ħ = 0ml = 1 → Lz = 1 ħ = ħml = 2 → Lz = 2 ħ = 2 ħml = 3 → Lz = 3 ħ = 3 ħ11. Contoh Perhitungan Jumlah Elektron Pada KulitBerapa jumlah maksimum elektron yang mungkin terdapat pada tingkat utama di mana n = 3Penyelesaianjumlah maksimum elektron yang dapat berada pada tingkat utama adalah2n2 = 232 = 18 Contoh Soal Hukum 2 Kirchhoff – Rumus Perhitungan Arus Loop 1 + 2 – Resistor Jembatan WheatstoneUsaha Energi Daya Pengertian Contoh Rumus Satuan Soal Perhitungan,Induksi Medan Magnet, Pengertian Contoh SoalGGL Induksi Diri Induktansi Silang Pengertian Energi Kumparan Induktor Contoh Soal Rumus Perhitungan 9Hukum Pergeseran Wien Pengertian Panjang Gelombang Intensitas Radiasi Maksimum Konstanta Rumus Contoh Soal Perhitungan 5Gelombang Jenis dan Sifat-sifatnyaReaksi Peluruhan Radioaktif Pengertian Transmutasi Sifat Sinar Alfa Beta Gamma Contoh Soal Rumus Perhitungan 8Mikroskop Optik CahayaHukum Kekekalan Energi Momentum Impul Pengertian Restitusi Tumbukan Tidak Lenting Elastis Sempurna, Contoh Soal Perhitungan 14Reaksi Inti Nuklir Pengertian Reaksi Fisi Fusi Termonuklir Rumus Contoh Soal Perhitungan 51234567>>Daftar PustakaSears, – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa Bambang Soegijono, Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Rangkuman Bilangan Kuantum Utama n’, mempunyai nilai 1, 2, 3 dan seterusnya, semakin naik nilai n maka kerapatan elektron semakin jauh dari inti, semakin tinggi energi elektron dan ikatan kepada inti semakin longgarBilangan kuantum Azimut l’ ,memiliki nilai dari 0 – n-1 dilambangkan dengan huruf s’=0, p’=1, d’=2, f’=3, menunjukkan bentuk dari tiap orbitalBilangan kuantum magnetik ketiga m’, memiliki nilai bulat antara –l ’ dan +l ’, termasuk 0, menunjukkan arah orbital dalam ruangnyaBilangan kuantum putaran elektron, s hanya dapat memiliki dua harga +½ dan -½ untuk itu, paling banyak hanya dua elektron yang dapat menempati orbital yang sama, dan mempunyai nilai putaran magnetik yang berlawananAturan Hund, yang menyatakan “dalam suatu subkulit tertentu, tiap orbital diisi oleh satu elektron terlebih dahulu sebelum ada orbital yang memiliki dua, dan elektron-elektron dalam orbital tersebut spinnya paralel”Bentuk orbital digambarkan dengan permukaan melewati daerah pada probabilitas yang sesuai. Sebuah orbital s berbentuk bulat, orbital p memiliki dua bagian terpisah oleh bidang simpul dimana probabilitasnya nol dengan tiga orientasi yang mungkin, yaitu yang disebut pz, py dan px. Orbital d memiliki lima membentuk konfigurasi elektron, penempatan elektron dalam orbital dimulai dengan tingkat energi terendah mengikuti aturan aufbau, konfigurasi elektron dengan jumlah elektron pada setiap orbitalnya menjadi 1s2 2s2 2p6 3 s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 Kuantum Pengrtian Diagram Orbital Utama Azimuth Magnetik Spin Elektron Atom Contoh Soal Perhitungan 12