Mengenal Bilangan Kuantum: Sejarah, Definisi, dan Jenisnya

Ilmu pengetahuan alam adalah ilmu yang mempelajari peristiwa alam yang ada di alam semesta. Jika kita lihat lebih jauh,  ternyata setiap kita membuka mata, melakukan aktivitas seperti bekerja, belajar, dan sampai nanti tertidur. Secara gak sadar, kita banyak melihat bahkan melakukan peristiwa alamiah. Contohnya adalah makanan yang kita makan sehari-hari sebagai sebagai sumber tenaga.

Makanan tersebut merupakan hasil dari pengolahan kimiawi. Sumber utama berbentuk karbohidrat. Nah, karbohidrat itu sendiri mempunyai rumus C6H12O6. Senyawa ini tersusun atas atom karbon, hidrogen dan oksigen. Berbicara mengenai atom, elektron-elektron yang terdapat di dalamnya tersusun berdasarkan bilangan kuantumnya. 

Nah, apa itu bilangan kuantum? apa fungsinya dan apa saja jenisnya. Daripada kalian penasaran, gimana kalau simak penjelasannya di bawah ini!

Sejarah Bilangan Kuantum

Pencetusan prinsip dan teori bilangan kuantum berasal dari pemikiran seorang ahli kimia bernama Louis de Broglie. Saat itu beliau sedang melakukan penelitian dengan menggunakan dasar teori yang kuat beserta hipotesis gelombang sebuah materinya. Broglie menjabarkan jika sifat gelombang gerakan partikel akan mengitari intinya jika dalam kondisi terang atau dekat dengan cahaya. 

Dugaan sementara tersebut mendapat dukungan dari Davisson dan Germer yang juga melakukan pengamatan terhadap pola difraksi elektron. Apa itu pola difraksi elektron? sebuah metode untuk menganalisis komposisi dan struktur dari atom dan molekul.

Davisson dan Germer melakukan eksperimen dengan cara menerapkannya pada lempeng logam nikel. Selain itu, Thomson menerangkan jika muatan negatif akan memberikan sifat distraksi sama seperti sinar X.

Pada tahun 1926, Seorang kimiawan bernama Erwin Schrodinger sebagai penemu teori kuantum telah berhasil menemukan persamaan gelombnag untuk menggambarakan bentuk dan tingkatan energi elektron pada lintasan orbit. 

Meskipun begitu, teori ini masih belum bisa berhasil secara sempurna karena persamaan gelombang hanya dapat diterapkan secara eksak dan atom elektron tunggal. Selain itu, dalam sistem makroskopik, model atom kuantum terbilang sulit untuk diimplementasikan. 

Apa Itu Bilangan Kuantum?

Atom secara sederhana dapat dianalogikan sebagai tata surya. Matahari merupakan inti atom yang memiliki proton dan juga neutron, lalu planet-planet yang mengitarinya merupakan elektron. Gugusan planet tersebut bergerak sesuai dengan orbitnya berdasarkan tingkatan energi yang dimilikinya.

Seperti analogi di atas bahwa elektron tersebar di lintasannya secara teratur sesuai dengan tingkatan energi. Nah, tingkatan energi ini adalah bilangan kuantum. Jadi, bilangan kuantum merupakan bilangan yang menyatakan kedudukan suatu muatan negatif alias elektron dalam suatu atom. 

Baca Juga : Mengenai Teori Atom Beserta Tokoh-Tokohnya yang Termasyhur

Jenis-Jenis Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum terdiri dari empat jenis bilangan, antara lain kuantum utama (n),azimut (l), magnetik (m), serta spin (s). Berikut adalah penjelasannya:

Bilangan Kuantum Utama (n)

Jenis bilangan kuantum yang menyatakan kulit elektron serta tingkatan energinya. Pernyataan ini berdasarkan pada jarak antara inti atom (nukleus) dan elektron. Untuk menyatakan bilangan tersebut, yakni dengan cara menuliskan bilangan bulat.

Jika elektron tertulis n=1, maka posisinya berada pada kulit pertama dan  paling dekat dengan inti atom. Notasi “n” ini memberikan arti tingkatan energi suatu elektron. Sekecil-kecilnya tingkatan adalah berjumlah satu, karena memang tidak ada tingkatan energi berjumlah 0. Semakin elektron tersebut jauh dari inti atom maka bisa dipastikan jika bilangan kuantum utamanya besar. 

Bilangan Kuantum Azimut (l)

Bilangan ini dikenal sebagai bilangan kuantum anguler (sudut). Melansir wikipedia, bahwa energi sebuah elektron atau muatan negatif berhubungan dengan gerakan orbital. Cara untuk menuliskannya adalah menggunakan bilangan bulat.

Berbagai istilah yang mungkin kalian dengar seperti I=0 adalah orbital s dan mempunyai bentuk seperti bola. l=1 merupakan orbital p dan mempunyai bentuk seperti kutub, l=3 itu orbital d dan berbentuk semanggi. Sedangkan ;-4 adalah orbital F dengan bentuk semanggi berdaun lima.

Jadi, bilangan kuantum yaitu bilangan yang menyatakan bentuk orbital elektron dan subkulit elektron dalam suatu atom. Ia berfungsi untuk mengilustrasikan bagaimana cara kerja elektron yang tersebar merata tanpa saling bertumbukan pada suatu tempat. 

Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Gugus bilangan ini menyatakan orientasi atau bentuk orbital dalam ruang tiga dimensi. Contoh sederhananya adalah kulit atom tersebut adalah hotel, dan subkulitnya adalah lantai-lantai yang berada di hotel tersebut.

Ia merupakan sub bagian dari kulit atom. Bernama subkulit atom karena menggambarkan secara gamblang penyebaran elektron yang masuk pada setiap ruang-ruang orbital.  

Bilangan Kuantum Spin (s)

Singkat kata, ia adalah bilangan yang menyatakan perputaran elektron dalam sebuah orbit atau lintasan atom. Perputaran ini memiliki dua sifat yaitu bernilai positif dan bernilai negatif. Ketika ia bernilai +½ maka arah putaran akan ke atas, sedangkan -½ putaran yang telah terbentuk akan mengarah ke bawah.

Baca Juga : Tabel Periodik Unsur Kimia: Sejarah, Klasifikasi & Cara Baca

Kesimpulan

Ternyata, atom mempunyai jenis-jenis bilangan kuantum berbeda-beda berdasarkan buah pemikiran para pencetusnya. Namun, pada intinya bilangan kuantum merupakan sejumlah elektron yang menyebar di lintasan secara teratur berdasarkan tingkatan energi. Semakin jauh letak atom dari inti atom maka ia akan mempunyai nilai bilangan kuantum yang besar. 

Nah, sudah mengerti bukan? Tidak terlalu susah ya untuk memahaminya. Oke, sampai jumpa pada pembahasan lainnya. Semoga bermanfaat ya!