비편재화된 전자

화학에서, 비편재화된 전자(delocalized electron)는 하나의 원자나 공유 결합과 관련되지 않은 분자, 이온 또는 고체 금속 내의 전자를 말한다.IUPAC Gold Book delocalization

비편재화라는 용어는 일반적이며 분야에 따라 약간 다른 의미를 가질 수 있다.
 유기화학에서는 공액계와 방향족 화합물에서 공명을 지칭한다.
 고체물리학에서는 전기 전도를 촉진하는 자유 전자를 지칭한다.
 양자화학에서는 여러 인접한 원자에 걸쳐 확장된 분자 궤도 전자를 지칭한다.

 공명 

벤젠의 단순 방향족 고리에서 6개의 π 전자가 C6 고리에 걸쳐 비편재화되는 것은 종종 원으로 그래픽적으로 표시된다. 6개의 C-C 결합 길이가 동일하다는 사실은 전자가 비편재화되어 있다는 한 가지 지표이다. 만약 구조가 분리된 이중 결합과 개별적인 단일 결합이 번갈아 나타난다면, 결합 길이 또한 길고 짧은 길이가 번갈아 나타날 것이다. 원자가 결합 이론에서 벤젠의 비편재화는 공명 구조로 표현된다.

 전기 전도 

비편재화된 전자는 고체 금속의 구조에도 존재한다. 금속 구조는 비편재화된 전자 "바다" 속에 정렬된 양이온(양이온)으로 구성된다. 이는 전자가 구조 전체를 자유롭게 이동할 수 있음을 의미하며, 도전율과 같은 특성을 발생시킨다.

다이아몬드에서는 각 탄소 원자의 4개의 바깥 전자 모두가 공유 결합에서 원자들 사이에 '국부화'되어 있다. 전자의 움직임이 제한되어 다이아몬드는 전류를 전도하지 않는다. 흑연에서는 각 탄소 원자가 4개의 바깥 에너지 준위 전자 중 3개만을 사용하여 평면 내의 다른 세 탄소 원자와 공유 결합을 형성한다. 각 탄소 원자는 화학 결합의 일부인 비편재화된 전자 시스템에 전자 하나를 기여한다. 비편재화된 전자는 평면 전체를 자유롭게 이동할 수 있다. 이러한 이유로 흑연은 탄소 원자 평면을 따라 전기를 전도하지만, 평면에 직각인 방향으로는 전도하지 않는다.

 분자 궤도 

표준 제1원리 계산은 일반적으로 분자 전체에 걸쳐 확장되고 분자의 대칭성을 갖는 비편재화된 궤도를 생성한다. 국부화된 궤도는 적절한 유니타리 변환에 의해 주어진 비편재화된 궤도의 선형 결합으로 찾을 수 있다.

메탄 분자에서 제1원리 계산은 모든 다섯 원자 사이에 전자를 균일하게 공유하는 네 개의 분자 궤도에서 결합 특성을 보여준다. 탄소의 2s 궤도에서 형성된 하나의 결합 분자 궤도와 탄소의 각 2p 궤도에서 형성된 삼중으로 퇴화된 결합 분자 궤도의 두 가지 궤도 준위가 있다. 원자가 결합 이론에서 각 개별 결합에 해당하는 국부화된 sp3 궤도는 네 개의 분자 궤도의 선형 결합으로부터 얻을 수 있다.

 같이 보기 
 방향족 고리 전류
 전하계
 용매화 전자

 각주 

분류:화학 결합
분류:전자 상태