Tabla de Contenidos
Kimyada, delokalize elektronlar, bir atoma, moleküle veya iyona ait olan ve kimyasal olarak bağlı tek bir atom veya atom çifti etrafında dönmekle sınırlı olmayan, ancak bir molekül veya bir katı içinde bir miktar hareket özgürlüğüne sahip olan elektronlar veya elektron çiftleridir. Başka bir deyişle, terim, belirli bir atomda veya kovalent bağda bulunmayan elektronları ifade eder.
Delokalize elektronlar ya bağlayıcı elektronlar ya da bağlayıcı olmayan elektronlar olabilir. Ayrıca hem atomik orbitallerde hem de moleküler orbitallerde bulunabilirler . Delokalizasyona neden olan elektronların hareketliliğinin anahtarı, bitişik atomlar arasındaki farklı benzer orbitallerin birleşimidir. Bu, ikili ve üçlü kovalent bağlarda pi bağı oluşumu sırasında p orbitallerinin yanal örtüşmesinden meydana gelebilir veya metal bağındaki metal atomlarının atomik orbitallerinin kombinasyonundan meydana gelebilir.
Kovalent bağdaki delokalize elektronlar
Değerlik bağı teorisine göre kovalent bağ, bağlı atomların değerlik elektronlarının atomik orbitallerinin üst üste binmesiyle oluşur. İki atom, birden fazla elektron çiftini paylaşarak birbirine kovalent olarak bağlandığında, ilk elektron çifti, her iki atomu birleştiren eksen boyunca yönlendirilmiş iki atomik orbitalin ön örtüşmesiyle sigma bağını oluşturur.
Bununla birlikte, sırasıyla ikili ve üçlü bağlarda paylaşılan ikinci ve üçüncü elektron çiftleri , bunu iki bitişik atomun p ve pz atomik orbitallerinin yanal örtüşmesiyle yapar ve böylece pi bağları oluşturur. Bu orbitaller, sigma bağında olduğu gibi doğrudan bu eksen üzerinde değil, atomları birleştiren eksenin üstünde ve altında bulunur.
Bir atom zincirinde (eşlenik bağlar olarak adlandırılır) arka arkaya birden fazla çoklu bağ olduğunda, pi bağlarından birinin parçasını oluşturan p orbitalleri, bir sonraki pi bağını oluşturan p orbitalleri ile de örtüşür ve böylece oluşur. bağlı tüm atomları kapsayan tek bir pi bağı. Bu orbitallerde bulunan bağ elektronları (pi elektronları olarak adlandırılır) tüm konjuge bağ boyunca hareket etmekte serbesttir, bu nedenle delokalize oldukları söylenir.
Delokalizasyon ve rezonans
Elektronların delokalizasyonu, bir kimyasal bileşiğin farklı Lewis yapılarının çizilmesiyle açıkça kanıtlanır. Birçok durumda, aynı bileşik birden fazla Lewis yapısı ile temsil edilebilir. Bu yapıların her biri, yapı boyunca pi elektronlarının veya bağlanmayan elektron çiftlerinin hareketi yoluyla diğerlerine dönüştürülebilir. Bir Lewis yapısından diğerine bu dönüşüm sürecine rezonans adı verilir ve elektronların delokalizasyonunu görmenin grafik bir yoludur.
Çoğu durumda, deneysel kanıtlar, gerçek yapının bu bireysel rezonans yapılarından herhangi biri olmadığını, daha çok rezonans hibriti adı verilen şeydeki tüm rezonans yapılarının bir kombinasyonu olduğunu gösterir. Bir rezonans hibritinin varlığına dair deneysel kanıt, aynı zamanda bir moleküldeki pi elektronlarının yer değiştirmesine ilişkin deneysel kanıttır.
Delokalize elektronların temsili
Delokalize elektronlara sahip bir molekülü grafiksel olarak temsil ettiğimizde , bunu rezonans yapısı aracılığıyla yaparız. Yukarıda bahsedildiği gibi, bu yapı, tüm sigma bağlarının değişmeden kaldığı bireysel rezonans yapılarının bir kombinasyonudur; bununla birlikte, farklı atomlar arasındaki pi bağları bazen vardır ve bazen yoktur, bu nedenle ortalama olarak ikili ve tek kovalent bağ arasında bir yerde temsil edilebilirler .
Öngörülen ilk rezonans yapısı, Kekulé tarafından önerilen benzen yapısıydı. İçinde, pi elektronları üç pi bağına yerleştirilmemiş, molekülün etrafında serbestçe dönüyorlardı.
Metalik bağdaki delokalize elektronlar
Metaller periyodik tablodaki en büyük element grubunu oluşturur. Bunlar, bir metali oluşturan atomların elektronlarının büyük bir hareket özgürlüğüne sahip olduğunu gösteren yüksek elektriksel iletkenliğe sahip olmaları ile karakterize edilir; başka bir deyişle, yerinden edilmişlerdir. Bu durumda, elektronların delokalizasyonu metalik bağın özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Metalik bağı ve özelliklerini açıklayan iki teori vardır: elektron gazı teorisi (elektron bulutu veya elektron denizi teorisi olarak da adlandırılır) ve bant teorisi.
elektronik gaz teorisi
Elektron gazı teorisinde, metalik katılar, değerlik elektronlarını kaybetmiş katyonların oluşturduğu bir kristal kafes olarak kabul edilir ve kristal kafesin boşluklarında elektronların oluşturduğu bir gaz (bir gaz elektroniği) gibi serbestçe akar. gözenekli bir ortam aracılığıyla.
Bu teoride, her metal atomu değerlik elektronunu veya elektronlarını kaybeder, böylece artık katıda tek bir yerde bulunmazlar. Sonuç olarak, bu elektronların delokalize olduğu söylenir.
bant teorisi
Band teorisi, moleküler orbital teorisinin metalik bağa özel bir uygulamasıdır. Bu teoride metal, birbirine bağlı N atomlarından oluşan üç boyutlu bir molekül olarak kabul edilir. Metalik bağ, bu metalik makromolekülü oluşturan atomların her birinin atomik orbitallerinin üst üste binmesi ve böylece bir dizi N moleküler orbital oluşturmasıyla açıklanır.
Bu moleküler orbitaller, bağlayıcı, antibağlayıcı ve bağlayıcı olmayan olabilir. Oluşan çok sayıda moleküler orbital, aralarında neredeyse sürekli enerji seviyeleri olan bir orbitaller bandına yol açar.
Boş bölme orbitallerinin daha fazla kombinasyonu, boş bağ ve antibağ orbitallerinin bantlarına da yol açar; metaller söz konusu olduğunda, bunlar katıyı oluşturan atomların değerlik elektronlarının işgal ettiği moleküler orbitallerle örtüşür. Bu üst üste binme, bu değerlik elektronlarının tüm katıyı kapsayan boş orbitallere kolayca terfi ettirilmesine izin verir, böylece metallerin iletkenliğini açıklayarak katının kendisinde serbestçe hareket etmelerine izin verir.
Delokalize elektron örnekleri
grafitin pi elektronları
Grafit, sp2 – hibridize atomlardan oluşan altıgen bir kafes oluşturmak üzere birbirine bağlanmış karbon atomlarının katmanlarından oluşan moleküler bir katıdır . Bu kabukların her birinde, her bir karbon atomunun pz orbitali, üç komşu atomun pz orbitalleri ile örtüşerek , kabuğun tüm yüzeyini kaplayan bir pi elektron sistemi oluşturur. Katman-katman istifleme, katmanların düzlemi boyunca grafite yüksek iletkenlik sağlayan kapsamlı bir delokalize elektron sistemi ile sonuçlanır.
Bunun tersi , karbonun diğer yaygın allotropu olan elmas için geçerlidir . Bu , tüm karbon atomlarının elektronların mükemmel bir şekilde yerleştirildiği sigma bağları oluşturduğu sp3 hibridizasyonuna sahip üç boyutlu bir karbon atomları ağından oluşur, bu da elması bilinen en iyi elektrik yalıtkanlarından biri yapar .
Sodyumun 3s elektronları
Sodyum, 3s orbitalinde tek bir değerlik elektronuna sahip bir alkali metaldir. Sodyum atomları arasındaki bağa ister elektron gazı teorisi açısından, ister bant teorisi açısından bakalım, her bir sodyum atomunun 3s değerlik elektronu metalin uzunluğu boyunca tam bir hareket özgürlüğüne sahiptir, bu da bir örnek teşkil eder. delokalize elektronlar.
Naftalinin 10 pi elektronu
Benzen ve diğer organik bileşikler gibi, naftalinin pi elektronları delokalizedir ve 10-karbon molekülünün yüzeyi boyunca serbestçe hareket eder.
Referanslar
Chang, R. (2021). Kimya (11. baskı ). MCGRAW HILL EĞİTİMİ.
Delokalize elektron (son). ScientificTexts.com. https://wikioes.icu/wiki/delocalized_electron
Ledesma, JM (2019, 11 Ekim). Kekulé’nin Benzeninin Yapısal Karakterizasyonu: Kimyasal Bilginin İnşasında Yaratıcılık ve Buluşsal Yöntem Örneği . Unesp. https://www.redalyc.org/journal/2510/251063568018/html/
Kimya.ES. (son). elektronik_offshore . Kimya.is. https://www.quimica.es/enciclopedia/Deslocalicaci%C3%B3n_electr%C3%B3nica.html
Kimyasal tüp. (son). Metalik bağa giriş: elektron denizinin modeli | kimyasal tüp Quimitube.com. https://www.quimitube.com/videos/introduccion-al-enlace-metalico-modelo-del-mar-de-electrones-o-del-gas-electronico/
Bilimsel metinler. (2006, 16 Mayıs). Bant Teorisi . ScientificTexts.com. https://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/enlace-metales/teoria-bandas
