Isi
Bilangan kuantum adalah nilai yang menggambarkan energi atau keadaan energetik dari elektron atom. Angka-angka menunjukkan spin elektron, energi, momen magnetik dan momen sudut. Menurut Universitas Purdue, bilangan kuantum berasal dari model Bohr, persamaan gelombang Hr = Ew Schrödinger, aturan Hund dan teori orbital Hund-Mulliken. Untuk memahami bilangan kuantum yang mendeskripsikan elektron dalam sebuah atom, sangat membantu untuk memahami istilah dan prinsip fisika dan kimia terkait.
Nomor Kuantum Utama
Elektron berputar dalam cangkang atom yang disebut orbital. Dicirikan oleh "n," nomor kuantum utama mengidentifikasi jarak dari inti atom ke elektron, ukuran orbital dan momentum sudut azimut, yang merupakan nomor kuantum kedua yang diwakili oleh "ℓ." Nomor kuantum utama juga menggambarkan energi orbital karena elektron berada dalam keadaan bergerak konstan, memiliki muatan yang berlawanan, dan tertarik ke nukleus. Orbit di mana n = 1 lebih dekat ke inti atom daripada di mana n = 2 atau jumlah yang lebih tinggi. Ketika n = 1, sebuah elektron berada dalam kondisi dasar. Ketika n = 2, orbital berada dalam kondisi tereksitasi.
Nomor Quantum Angular
Diwakili oleh "ℓ," bilangan kuantum sudut, atau azimut, mengidentifikasi bentuk orbital. Ini juga memberi tahu Anda di mana suborbital, atau lapisan kulit atom, Anda dapat menemukan elektron. Universitas Purdue mengatakan bahwa orbital dapat memiliki bentuk bola di mana ℓ = 0, bentuk kutub di mana ℓ = 1 dan bentuk semanggi di mana ℓ = 2. Bentuk daun semanggi yang memiliki kelopak ekstra ditentukan oleh ℓ = 3. Orbit dapat memiliki bentuk yang lebih kompleks dengan kelopak tambahan. Angka kuantum sudut dapat memiliki bilangan bulat antara 0 dan n-1 untuk menggambarkan bentuk orbital. Ketika ada sub-orbital, atau sub-kulit, sebuah huruf mewakili masing-masing jenis: "s" untuk ℓ = 0, "p" untuk ℓ = 1, "d" untuk ℓ = 2 dan "f" untuk ℓ = 3. Orbit dapat memiliki lebih banyak sub-kulit yang menghasilkan bilangan kuantum sudut yang lebih besar. Semakin besar nilai sub-shell, semakin berenergi itu. Ketika ℓ = 1 dan n = 2, sub-shell adalah 2p karena angka 2 mewakili angka kuantum utama dan p mewakili sub-shell.
Nomor Kuantum Magnetik
Nomor kuantum magnetik, atau "m," menggambarkan orientasi orbital berdasarkan bentuk (ℓ) dan energi (n). Dalam persamaan, Anda akan melihat nomor kuantum magnetik yang ditandai dengan huruf kecil M dengan subskrip ℓ, m_ {ℓ}, yang memberi tahu Anda orientasi orbital dalam sub-level. Universitas Purdue menyatakan bahwa Anda memerlukan nomor kuantum magnetik untuk bentuk apa pun yang bukan bola, di mana ℓ = 0, karena bola hanya memiliki satu orientasi. Di sisi lain, "kelopak" orbital dengan bentuk semanggi atau kutub dapat menghadapi arah yang berbeda, dan bilangan kuantum magnetik menunjukkan ke arah mana mereka menghadap. Alih-alih memiliki bilangan integral positif berturut-turut, bilangan kuantum magnetik dapat memiliki nilai integral -2, -1, 0, +1 atau +2. Nilai-nilai ini membagi sub-kulit ke dalam orbital individu yang membawa elektron. Selain itu, setiap subkulit memiliki orbital 2ℓ + 1. Oleh karena itu, sub-shell s, yang sama dengan angka kuantum sudut 0, memiliki satu orbital: (2x0) + 1 = 1. Sub-kulit d, yang sama dengan bilangan kuantum sudut 2, akan memiliki lima orbital: (2x2) + 1 = 5.
Putar Nomor Kuantum
Prinsip Pengecualian Pauli mengatakan bahwa tidak ada dua elektron yang dapat memiliki nilai n, ℓ, m atau s yang sama. Oleh karena itu, hanya maksimal dua elektron yang dapat berada di orbit yang sama. Ketika ada dua elektron dalam orbital yang sama, mereka harus berputar ke arah yang berlawanan, karena mereka menciptakan medan magnet. Spin quantum number, atau s, adalah arah yang dipintal oleh elektron. Dalam persamaan, Anda dapat melihat angka ini diwakili oleh huruf kecil m dan huruf kecil subskrip s, atau m_ {s}. Karena elektron hanya dapat berputar di salah satu dari dua arah - searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam - angka yang mewakili s adalah +1/2 atau -1/2. Para ilmuwan dapat menyebut putaran sebagai "naik" ketika berlawanan arah jarum jam, yang berarti angka kuantum putaran adalah +1/2. Ketika putaran "turun," ia memiliki nilai m_ {s} dari -1/2.