Legjobb válasz
A kovalens kötés egyszerű fogalma az, hogy úgy viselkedik, mintha a két elektron által elfoglalt hullámfüggvényt két atom kötné. Tehát a propénben kettős kötés van a két szénatom között, és egyszeres kötés van a fennmaradó kapcsolat között a szénatomok és a hidrogénatomok között. Különböző kísérletekkel megmutathatja, hogy amíg a szerkezet változatlan, addig minden kémia megmagyarázható ezen keresztül. Tegyük fel, hogy a metilhidrogének egyikét mondjuk kloriddal vagy alkoholcsoporttal helyettesíti, ugyanaz történik mindaddig, amíg ez a csoport megmarad. Tegyük fel azonban, hogy kihúzzuk ezt a csoportot, mondjuk karbéniumion előállításával? Most a két vég ekvivalensen viselkedik, és azt mondjuk, hogy a kettős kötésből származó két π elektron delokalizálódik, és a viselkedésüket leíró hullámfüggvény az egész molekulán fut. A benzol molekula hasonló. A ciklohexatriénnek három kettős kötése és három egyszeres kötése lenne, de a benzolnak hat egyenértékű kötése lenne, és ezt leírja a két, az egész gyűrűn futó elektronhullám-függvény.
Téves azt gondolni, hogy az elektronok lokalizálódnak – egyszerűen nem tudjuk, hol vannak az elektronok. A hullámfüggvények megmondják, hol van az elektron sűrűsége. Az elektronok feltehetően bárhová mennek, ahova tetszik, de a hullámfunkciókat korlátozzák peremfeltételeik (az atommagok) és a hullámviselkedésük. Így az egyes kötések lokalizálódnak, mivel a hullámfüggvényeknek követniük kell a hullám viselkedését. Ha metánt veszel, akkor a CH kötésben lévő hullámok nem léphetnek másik kötési zónába, mert ehhez tengelyeiknek sarkon kell fordulniuk, és ehhez meg kell törniük, és ehhez meg kell változtatniuk sebesség, és ennélfogva az energia. De ezeknek a kötéseknek ugyanaz az energiája, így visszaverődnek, és végül a visszaverődésből származó megerősítés lokalizálja a hullámokat. Az elektronok természetesen továbbra is cserélhetik, vagy megtehetik, amit akarnak, kivéve, ha általános viselkedésüket a hullámfüggvény határozza meg. A hullám akkor válik delokalizálttá, amikor vagy nem kell kanyarodnia, VAGY amikor a sarkon körbejárhat. A π elektronok ezt azért teszik, mert tengelyük normális a π rendszer síkjához képest, és ezt addig folytathatják, amíg nem ütköznek el olyan akadályon, mint például az ap pálya hiánya.
Válasz
Az elektronok általában atomokhoz vannak kötve. Ez azért van, mert negatív töltést hordoznak, az atomok pedig pozitív töltésű részecskékből állnak. Magától értetődik, hogy az elektronok a mag közelében “energiaszintet” foglalnak el. Bizonyos értelemben a szorták “körbeveszik” az atomot, amely vonzódik a magjához. Egyes anyagokban a legkülső elektronok meglehetősen lazán kötődnek az atomokhoz, és nagyon kevés energiára van szükség ahhoz, hogy elinduljanak, hogy szabadon mozogjanak (az atomokon keresztül).
Ezeket “szabad elektronoknak” nevezik. Ha külső feszültséget alkalmaznak, elrugaszkodnak az atomjaiktól, és nem kötődnek többé hozzájuk. A potenciális különbség hatására mozogni kezdenek. Ez az áram az, ami az “elektromos áram” valójában.
P.S. Ne feledje, hogy a legkülső elektronok “kiszorításának” könnyűsége több tényezőtől függ, és a legpontosabban az atom kvantummechanikai modelljei írják le. Ezeknek a klasszikus elektromágneses vonzerőként való egyszerű modellezése nem lesz elegendő.