Contoh Soal Bilangan Kuantum

Pengenalan Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum merupakan konsep dalam fisika kuantum yang digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat partikel subatom. Dalam fisika kuantum, partikel-partikel subatom seperti elektron memiliki sifat dualistik, yaitu dapat berperilaku sebagai partikel maupun gelombang. Untuk menggambarkan sifat-sifat ini, digunakan bilangan kuantum.

Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama (n) merupakan bilangan kuantum pertama yang digunakan untuk menggambarkan tingkat energi elektron. Nilai n dapat berupa bilangan bulat positif, seperti 1, 2, 3, dan seterusnya. Semakin besar nilai n, semakin tinggi tingkat energi elektron. Misalnya, pada atom hidrogen, tingkat energi terendah memiliki nilai n = 1, sedangkan tingkat energi kedua memiliki nilai n = 2.

Bilangan Kuantum Azimuthal (l)

Bilangan kuantum azimuthal (l) digunakan untuk menggambarkan bentuk orbital elektron. Nilai l dapat berupa bilangan bulat non-negatif yang kurang dari n. Misalnya, jika n = 3, maka nilai l dapat berupa 0, 1, atau 2. Nilai l = 0 menggambarkan orbital sferis, nilai l = 1 menggambarkan orbital berbentuk bulan sabit, dan nilai l = 2 menggambarkan orbital berbentuk dumbbell.

Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik (m) digunakan untuk menggambarkan orientasi orbital elektron dalam ruang. Nilai m dapat berupa bilangan bulat yang berkisar antara -l hingga +l. Misalnya, jika l = 1, maka nilai m dapat berupa -1, 0, atau 1. Nilai m = 0 menggambarkan orientasi orbital elektron dalam sumbu z, nilai m = -1 menggambarkan orientasi orbital elektron dalam sumbu y negatif, dan nilai m = 1 menggambarkan orientasi orbital elektron dalam sumbu y positif.

Contoh Soal Bilangan Kuantum

Soal 1:

Tentukan bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuthal (l), dan bilangan kuantum magnetik (m) untuk elektron yang berada dalam orbital dengan tingkat energi ketiga.

Jawab:

n = 3 (karena tingkat energi ketiga)

l dapat bernilai 0, 1, atau 2, sesuai dengan nilai n. Namun, untuk soal ini, nilai l tidak diketahui.

m dapat bernilai -l hingga +l. Namun, untuk soal ini, nilai m juga tidak diketahui.

Soal 2:

Tentukan bilangan kuantum azimuthal (l) dan bilangan kuantum magnetik (m) untuk elektron yang berada dalam orbital dengan nilai n = 4 dan memiliki orientasi dalam sumbu z.

Jawab:

n = 4 (karena nilai n = 4)

l dapat bernilai 0, 1, 2, atau 3, sesuai dengan nilai n. Namun, untuk soal ini, nilai l tidak diketahui.

m = 0 (karena orientasinya dalam sumbu z)

Soal 3:

Tentukan bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuthal (l), dan bilangan kuantum magnetik (m) untuk elektron yang berada dalam orbital dengan tingkat energi kedua dan orientasi dalam sumbu y positif.

Jawab:

n = 2 (karena tingkat energi kedua)

l dapat bernilai 0 atau 1, sesuai dengan nilai n. Namun, untuk soal ini, nilai l tidak diketahui.

m = 1 (karena orientasinya dalam sumbu y positif)