Pengertian dan Definisi Bilangan Kuantum. Bilangan kuantum adalah bilangan yang menyatakan kedudukan atau posisi elektron dalam atom yang diwakili oleh suatu nilai yang menjelaskan kuantitas kekal dalam sistem dinamis. Bilangan kuantum menggambarkan sifat elektron dalam orbital. Bilangan kuantum merupakan salah satu ciri khas dari model atom mekanika kuantum atau model atom modern yang dicetuskan oleh Ernest Schrodinger. Hasil penjabaran persamaan Schrodinger untuk atom hidrogen menunjukkan bahwa energi suatu elektron ditentukan oleh bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l), dan bilangan kuantum magnetik (m).
Jenis-jenis Bilangan Kuantum
1. Bilangan kuantum utama (n)
Bilangan kuantum utama (primer) digunakan untuk menyatakan tingkat energi orbital atau kulit atom yang dimiliki oleh elektron dalam sebuah atom. Bilangan kuantum utama tidak pernah bernilai nol. Bilangan kuantum utama dapat mempunyai nilai semua bilangan bulat positif, yaitu 1, 2, 3, 4, 5, dan seterusnya. Sedangkan kulit atom di nyatakan dengan huruf K,L,M,N,O dan seterusnya. Semakin tinggi nilai n semakin tinggi pula energi elektron. Lambang dari bilangan kuantum utama adalah “n”.
| Kulit | K | L | M | N | O |
| Nilai (n) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
2. Bilangan kuantum Azimut (I)
Bilangan kuantum azimut merupakan ukuran momentum sudut orbital elektron terhadap inti atom. Selain itu, bilangan azimut juga menyatakan subkulit tempat elektron berada, jenis subkulitnya dan bentuk orbitalnya. Secara umum bilangan kuantum ini berhubungan dengan subkulit yang dilambangkan dengan huruf s, p, d, f, dan seterusnya. Nilai bilangan kuantum azimut dimulai dari angka nol (0). Jadi secara urut subkulit s mempunyai bilangan kuantum azimut = 0, subkulit p mempunyai bilangan kuantum azimut = 1, subkulit d mempunyai bilangan kuantum azimut = 2 dan demikian seterusnya. Besarnya bilangan kuantum azimut yang mungkin tergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n).
Banyaknya subkulit dari suatu kulit atom tergantung pada banyaknya nilai bilangan kuantum azimut yang di izinkan untuk kulit tersebut.
| Kulit | Nilai n | Nilai I yang diizinkan | subkulit |
| K | 1 | 0 | 1s |
| L | 2 | 0,1 | 2s, 2p |
| M | 3 | 0,1,2 | 3s, 3p, 3d |
| N dst | 4 dst | 0,1,2,3 dst | 4s, 4p, 4d, 4f, dst |
3. Bilangan kuantum magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik menyatakan kedudukan elektron pada suatu orbital dan arah momentum sudut elektron terhadap inti. Nilai bilangan kuantum magnetik tergantung pada nilai bilangan kuantum azimut. Tidak adanya medan magnet luar membuat elektron atau orbital mempunyai nilai n dan ℓ yang sama tetapi nilai m yang berbeda. Namun dengan adanya medan magnet, nilai tersebut dapat sedikit berubah. Hal tersebut dikarenakan timbulnya interaksi antara medan magnet sendiri dengan medan magnet luar. Arah momentum sudut elektron terhadap inti di pengaruhi oleh aliran arus listri. Karena interaksi ini, elektron menyesuaikan diri di wilayah tertentu di sekitar inti. Daerah khusus ini dikenal sebagai orbital. Orientasi elektron di sekitar inti dapat ditentukan dengan menggunakan bilangan kuantum magnetik m.
Misalnya subkulit s mempunyai nilai l = 0 maka bilangan kuantum magnetiknya (m) = 0. Angka nol ini melambangkan satu-satunya orbital yang ada pada subkulit s. Sub kulit p mempunyai nilai l = 1 maka bilangan kuantum magnetiknya = - 1, 0, +1. Angka-angka tersebut melambangkan 3 orbital yang ada pada subkulit p. Subkulit d mempunyai nilai l = 2 maka bilangan kuantum magnetiknya = - 2, - 1, 0, + 1, + 2. Angka-angka tersebut melambangkan 5 orbital yang ada pada subkulit d dan demikian seterusnya.
4. Bilangan kuantum spin (s)
Bilangan kuantum spin menyatakan arah rotasi elektron pada sumbunya. Bilangan kuantum Spin mempunyai simbol s atau ms (bilangan kuantum spin magnetik). Dalam satu orbital, maksimum dapat beredar 2 elektron dan kedua elektron ini berputar melalui sumbu dengan arah yang berlawanan, dan masing-masing diberi harga spin +1/2 atau -1/2. Nilai positif atau negatif dari spin menyatakan spin atau rotasi partikel pada sumbu. Sebagai contoh, untuk nilai s = +½ berarti berlawanan arah jarum jam (ke atas), sedangkan s = -½ berarti searah jarum jam (ke bawah). Diambil nilai setengah karena hanya ada dua peluang orientasi, yaitu atas dan bawah. Dengan demikian, peluang untuk mengarah ke atas adalah 50% dan peluang untuk mengarah ke bawah adalah 50% .
Dua arah rotasi elektron dan nilainya:
-
S= +1/2 arah putaran searah dengan jarum jam (↑)
-
S= -1/2 arah putaran berlawanan dengan arah jarum jam (↓)