Contoh soal bilangan kuantum

Contoh soal bilangan kuantum

1. Soal: Apa saja nilai-nilai yang bisa diambil oleh bilangan kuantum utama (n) untuk sebuah elektron dalam atom?

   Jawaban: Bilangan kuantum utama (n) dapat mengambil nilai integer positif mulai dari 1 ke atas (1, 2, 3, …).

2. Soal: Sebutkan nilai-nilai yang mungkin diambil oleh bilangan kuantum azimutal (l) untuk sebuah orbital dengan n = 3.Jawaban: Bilangan kuantum azimutal (l) bisa mengambil nilai dari 0 sampai (n – 1). Jadi, untuk n = 3, nilai l yang mungkin adalah 0, 1, 2.
3. Soal: Berapakah total orbital yang mungkin ada untuk tingkat energi n = 4?Jawaban: Total orbital dihitung dengan rumus n². Untuk n = 4, total orbital adalah 4² = 16 orbital.
4. Soal: Elektron dalam suatu atom memiliki bilangan kuantum n = 2 dan l = 1. Sebutkan nama sub tingkat energinya.Jawaban: Untuk l = 1, sub tingkat energi dikenal sebagai sub tingkat p. Jadi, itu adalah 2p.
5. Soal: Berapa jumlah maksimum elektron yang bisa berada di tingkat energi n = 3?Jawaban: Jumlah maksimum elektron di suatu tingkat energi dihitung dengan rumus 2n². Untuk n = 3, jumlah maksimum elektron adalah 2(3)² = 18 elektron.
6. Soal: Elektron dalam suatu atom memiliki bilangan kuantum n = 4 dan l = 2. Sebutkan nama sub tingkat energinya.Jawaban: Untuk l = 2, sub tingkat energi dikenal sebagai sub tingkat d. Jadi, itu adalah 4d.
7. Soal: Berapakah jumlah orbital di sub tingkat 3d?Jawaban: Jumlah orbital di sub tingkat d adalah 5. Jadi, di sub tingkat 3d, ada 5 orbital.
8. Soal: Berapakah nilai bilangan kuantum magnetik (m_l) yang mungkin untuk orbital f?Jawaban: Untuk orbital f (l = 3), bilangan kuantum magnetik (m_l) bisa berada dalam rentang -l sampai +l, yaitu -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3.
9. Soal: Sebutkan nilai bilangan kuantum spin (m_s) untuk elektron.Jawaban: Bilangan kuantum spin (m_s) untuk elektron bisa berupa +½ atau -½.
10. Soal: Jika l = 0, apa nama sub tingkat energinya dan berapa jumlah orbitalnya?Jawaban: Untuk l = 0, sub tingkat energinya dikenal sebagai sub tingkat s, dan memiliki satu orbital.
11. Soal: Berapakah total orbital pada sub tingkat 4p?Jawaban: Jumlah orbital di sub tingkat p adalah 3. Jadi, pada sub tingkat 4p, ada 3 orbital.
12. Soal: Berapakah jumlah maksimum elektron dalam sub tingkat 5d?Jawaban: Jumlah maksimum elektron dalam suatu sub tingkat dihitung dengan rumus 2(2l + 1). Untuk sub tingkat d (l = 2), maka jumlah maksimum elektronnya adalah 2(2(2) + 1) = 10 elektron.
13. Soal: Sebutkan nilai-nilai yang mungkin untuk bilangan kuantum azimutal (l) jika bilangan kuantum utama (n) adalah 5.Jawaban: Bilangan kuantum azimutal (l) bisa mengambil nilai dari 0 sampai (n – 1). Jadi, untuk n = 5, nilai l yang mungkin adalah 0, 1, 2, 3, 4.
14. Soal: Berapakah total orbital pada sub tingkat 2p?Jawaban: Jumlah orbital di sub tingkat p adalah 3. Jadi, pada sub tingkat 2p, ada 3 orbital.
15. Soal: Berapakah total orbital pada tingkat energi n = 6?Jawaban: Total orbital dihitung dengan rumus n². Untuk n = 6, total orbital adalah 6² = 36 orbital.
16. Soal: Berapa jumlah maksimum elektron yang bisa berada di tingkat energi n = 7?

Jawaban: Jumlah maksimum elektron di suatu tingkat energi dihitung dengan rumus 2n². Untuk n = 7, jumlah maksimum elektron adalah 2(7)² = 98 elektron.

17. Soal: Berapakah jumlah orbital di sub tingkat 5f?

Jawaban: Jumlah orbital di sub tingkat f adalah 7. Jadi, di sub tingkat 5f, ada 7 orbital.

18. Soal: Berapakah nilai bilangan kuantum magnetik (m_l) yang mungkin untuk orbital d?

Jawaban: Untuk orbital d (l = 2), bilangan kuantum magnetik (m_l) bisa berada dalam rentang -l sampai +l, yaitu -2, -1, 0, +1, +2.

19. Soal: Jika l = 1, apa nama sub tingkat energinya dan berapa jumlah orbitalnya?

Jawaban: Untuk l = 1, sub tingkat energinya dikenal sebagai sub tingkat p, dan memiliki tiga orbital.

20. Soal: Berapakah jumlah maksimum elektron dalam sub tingkat 4f?

    Jawaban: Jumlah maksimum elektron dalam suatu sub tingkat dihitung dengan rumus 2(2l + 1). Untuk sub tingkat f (l = 3), maka jumlah maksimum elektronnya adalah 2(2(3) + 1) = 14 elektron.

Pertanyaan konseptual dan jawaban tentang bilangan kuantum

1. Apa yang dimaksud dengan bilangan kuantum?
2. Sebutkan dan jelaskan keempat jenis bilangan kuantum!
3. Bagaimana bilangan kuantum dapat menggambarkan posisi dan sifat dari sebuah elektron dalam atom?
4. Jelaskan perbedaan antara bilangan kuantum azimut $l$ dengan bilangan kuantum spin $s$!
5. Dalam konteks bilangan kuantum azimut, apa yang dimaksud dengan subkulit s, p, d, dan f?
6. Jika bilangan kuantum utama $n=3$, apa sajakah nilai mungkin untuk bilangan kuantum azimut $l$?
7. Untuk bilangan kuantum magnetik m_l​, berapakah nilai-nilai mungkin jika $l=2$?
8. Jelaskan apa yang dimaksud dengan bilangan kuantum spin m_s​ dan apa sajakah nilainya?
9. Mengapa perlu ada bilangan kuantum? Bagaimana jika tidak ada bilangan kuantum?
10. Apa hubungan antara bilangan kuantum dan orbit-orbit elektron di dalam atom?

Pembahasan

1. Bilangan kuantum adalah angka yang digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat energi, momentum, dan orientasi dari sebuah elektron dalam atom.
2. Ada empat jenis bilangan kuantum:
   • Bilangan kuantum utama $n$: Menyatakan tingkat energi utama dari elektron.
   • Bilangan kuantum azimut $l$: Menyatakan bentuk dari orbital.
   • Bilangan kuantum magnetik m_l​: Menyatakan orientasi dari orbital dalam ruang.
   • Bilangan kuantum spin m_s​: Menyatakan orientasi spin elektron.
3. Bilangan kuantum digunakan untuk menggambarkan dengan tepat posisi dan sifat dari sebuah elektron dalam atom.
4. Bilangan kuantum azimut $l$ menggambarkan bentuk dari orbital, sedangkan bilangan kuantum spin $s$ menggambarkan orientasi spin elektron.
5. Untuk bilangan kuantum azimut:
   • $l=0$ adalah subkulit s
   • $l=1$ adalah subkulit p
   • $l=2$ adalah subkulit d
   • $l=3$ adalah subkulit f
6. Jika $n=3$, maka nilai mungkin untuk $l$ adalah 0, 1, dan 2.
7. Jika $l=2$, maka nilai-nilai mungkin untuk m_l adalah -2, -1, 0, 1, dan 2.
8. Bilangan kuantum spin ��ms​ menggambarkan orientasi spin elektron. Nilainya bisa +1/2 (spin up) atau -1/2 (spin down).
9. Bilangan kuantum diperlukan untuk mendeskripsikan secara kuantitatif sifat-sifat dan posisi elektron dalam atom. Tanpa bilangan kuantum, kita tidak akan bisa menjelaskan secara tepat bagaimana elektron berdistribusi dalam atom.

10. Bilangan kuantum digunakan untuk menjelaskan distribusi elektron dalam orbit-orbit di dalam atom, termasuk tingkat energi, bentuk, orientasi, dan spin elektron.