Apa itu Bilangan Kuantum?
Sebelum kita membahas tentang elektron dengan bilangan kuantum yang tidak diizinkan, ada baiknya kita memahami terlebih dahulu apa itu bilangan kuantum. Dalam fisika kuantum, bilangan kuantum adalah angka yang digunakan untuk menggambarkan keadaan energi dan gerak partikel subatomik seperti elektron.
Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan kuantum utama (n) menggambarkan tingkat energi elektron dalam atom. Nilai n bisa berupa bilangan bulat positif mulai dari 1 hingga tak terhingga. Semakin besar nilai n, semakin tinggi energi elektron dalam atom.
Contoh:
Jika n = 1, maka tingkat energi elektron paling rendah.
Jika n = 2, maka tingkat energi elektron sedikit lebih tinggi dari n = 1.
Jika n = 3, maka tingkat energi elektron sedikit lebih tinggi dari n = 2, dan seterusnya.
Bilangan Kuantum Azimutal (l)
Bilangan kuantum azimutal (l) menggambarkan bentuk orbital elektron dalam atom. Nilai l bisa berupa bilangan bulat non-negatif mulai dari 0 hingga (n-1). Setiap nilai l memiliki bentuk orbital yang berbeda.
Contoh:
Jika n = 1, maka l hanya bisa bernilai 0.
Jika n = 2, maka l bisa bernilai 0 atau 1.
Jika n = 3, maka l bisa bernilai 0, 1, atau 2, dan seterusnya.
Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik (m) menggambarkan orientasi orbital elektron dalam ruang. Nilai m bisa berupa bilangan bulat mulai dari -l hingga l. Setiap nilai m memiliki orientasi orbital yang berbeda.
Contoh:
Jika l = 0, maka m hanya bisa bernilai 0.
Jika l = 1, maka m bisa bernilai -1, 0, atau 1.
Jika l = 2, maka m bisa bernilai -2, -1, 0, 1, atau 2, dan seterusnya.
Bilangan Kuantum Spin (s)
Bilangan kuantum spin (s) menggambarkan rotasi elektron pada sumbunya sendiri. Nilai s bisa berupa setengah bilangan bulat, yaitu -1/2 atau 1/2. Elektron yang berputar searah jarum jam memiliki bilangan kuantum spin s = 1/2, sedangkan elektron yang berputar berlawanan arah jarum jam memiliki bilangan kuantum spin s = -1/2.
Elektron dengan Bilangan Kuantum yang Tidak Diizinkan
Dalam sistem kuantum, terdapat aturan yang mengatur kombinasi bilangan kuantum yang diizinkan untuk elektron. Aturan ini dikenal sebagai prinsip pengecualian Pauli dan aturan Hund. Namun, dalam beberapa kasus, elektron dapat memiliki bilangan kuantum yang tidak diizinkan.
Misalnya, untuk atom hidrogen dengan n = 1, l = 0, dan m = 0, ada satu kombinasi bilangan kuantum yang diizinkan yaitu s = 1/2. Namun, jika s = -1/2, maka bilangan kuantum tersebut tidak diizinkan.
Elektron dengan bilangan kuantum yang tidak diizinkan umumnya memiliki energi yang lebih tinggi dan tidak stabil. Mereka cenderung bergerak ke keadaan energi yang lebih rendah dan stabil melalui proses emisi atau penyerapan energi.
Penemuan dan pemahaman tentang elektron dengan bilangan kuantum yang tidak diizinkan ini memberikan wawasan lebih dalam tentang struktur atom dan fenomena kuantum. Melalui eksperimen dan simulasi komputer, ilmuwan terus menggali pengetahuan tentang dunia subatomik dan mengaplikasikannya dalam berbagai bidang seperti fisika, kimia, dan teknologi.