Войти
Бензол с делокализацией электронов, обозначенной кружком. В химии делокализованные электроны - это электроны в молекуле, ионе или твердом металле, которые не связаны с одним атомом или ковалентной связью. Термин делокализация является общим и может иметь несколько разные значения в разных областях. В органической химии это относится к резонансу в сопряженных системах и ароматических соединениях. В физике твердого тела это относится к свободным электронам, которые способствуют электрической проводимости. В квантовой химии это относится к молекулярным орбитальным электронам, которые распространились на несколько соседних атомов.
В простом ароматическом кольце бензола, делокализация шести π-электронов над кольцом C 6 часто графически обозначается кружком. Тот факт, что шесть связей C-C эквидистантны, является одним из указаний на то, что электроны делокализованы; если бы в структуре были изолированные двойные связи, чередующиеся с дискретными одинарными связями, связь также имела бы чередующиеся более длинные и более короткие длины. В теории валентных связей делокализация в бензоле представлена резонансными структурами.
Делокализованные электроны также существуют в структуре твердых металлов. Металлическая структура состоит из выровненных положительных ионов (катионов ) в «море» делокализованных электронов. Это означает, что электроны могут свободно перемещаться по всей структуре и обуславливают такие свойства, как проводимость.
В алмазе все четыре внешних электрона каждого атома углерода являются «локализован» между атомами в ковалентной связи. Движение электронов ограничено, и алмаз не проводит электрический ток. В графите каждый атом углерода использует только 3 из своих 4-х электронов внешнего энергетического уровня в ковалентной связи с тремя другими атомами углерода в плоскости. Каждый атом углерода вносит один электрон в делокализованную систему электронов, которая также является частью химической связи. Делокализованные электроны могут свободно перемещаться по плоскости. По этой причине графит проводит электричество вдоль плоскостей атомов углерода, но не проводит электричество в направлении под прямым углом к плоскости.
Стандартные ab initio методы квантовой химии приводят к делокализованным орбиталям, которые, как правило, простираются по всей молекуле и имеют симметрию молекулы. Локализованные орбитали затем могут быть найдены как линейные комбинации делокализованных орбиталей, заданные соответствующим унитарным преобразованием.
, например, в молекуле метана, расчеты ab initio показывают связь характер на четырех молекулярных орбиталях, равномерно распределяя электроны между всеми пятью атомами. Существует два орбитальных уровня: связывающая молекулярная орбиталь, образованная из 2s-орбитали на углероде, и трижды вырожденные связывающие молекулярные орбитали из каждой из 2p-орбиталей на углероде. Локализованные sp-орбитали, соответствующие каждой отдельной связи в теории валентных связей, могут быть получены из линейной комбинации четырех молекулярных орбиталей.
