「非局在化電子」とはどういう意味ですか?化学では?


ベストアンサー

共有結合の単純な概念は、2つの電子が占める波動関数が2つの原子によって結合されているかのように動作することです。したがって、プロペンでは、2つの炭素原子間に二重結合があり、炭素原子間の残りのリンク間、および水素原子間に単結合があります。さまざまな実験によって、構造が同じである限り、すべての化学がそれを通して説明できることを示すことができます。ここで、メチル水素の1つを、たとえば塩化物またはアルコール基に置き換えると、その基が残っている限り同じことが起こります。しかし、たとえばカルベニウムイオンを作ることによって、そのグループを引き離したとしましょう。これで、両端は同等に動作し、二重結合からの2つのπ電子が非局在化され、それらの動作を表す波動関数が分子全体に渡ると言います。ベンゼン分子も同様です。シクロヘキサトリエンには3つの二重結合と3つの単結合がありますが、ベンゼンには6つの同等の結合があり、これはリング全体を走る2つの電子波動関数によって説明されます。

電子が局在していると考えるのは誤りです。 -私たちは単に電子がどこにあるのかわかりません。波動関数が行うことは、電子密度がどこにあるかを教えてくれることです。電子はおそらく好きな場所に行きますが、波動関数は境界条件(原子核)と波動の振る舞いによって制限されます。したがって、波動関数は波動の振る舞いに従わなければならないため、単結合は局所化されます。メタンを摂取すると、CH結合の波は別の結合ゾーンに入ることができません。そうするためには、軸が角を曲がる必要があり、そのためには屈折する必要があり、そのためには変化する必要があります。速度、したがってエネルギー。しかし、これらの結合はすべて同じエネルギーを持っているため、反射され、最終的には反射による強化によって波が局所化されます。もちろん、電子は、全体的な振る舞いが波動関数によって決定されることを除いて、交換したり、やりたいことをしたりすることができます。波は、角を曲がる必要がない場合、または角を周回できる場合に非局在化されます。 π電子は、その軸がπ系の平面に垂直であるため、これを行います。また、原子軌道の余地がないなどの障害物にぶつからない限り、これを継続できます。

答え

電子は通常、原子に結合しています。これは、それらが負の電荷を帯びており、原子が正に帯電した粒子で構成される原子核を持っているためです。電子は原子核の近くの「エネルギー準位」を占めることが理解されます。ある意味で、それらは原子核に引き付けられている原子の「周りにくっついている」のです。一部の材料では、最も外側の電子が原子に非常に緩く結合しており、それらを開始して自由に(原子を横切って)移動するのに必要なエネルギーはごくわずかです。

これらは「自由電子」として知られています。外部電圧が印加されると、それらは原子から蹴り出され、もはやそれらに結合されなくなります。彼らは電位差の影響を受けて動き始めます。この流れが「電流」の本当の姿です。

P.S。 最も外側の電子を「追い出す」ことの容易さはいくつかの要因に依存し、原子の量子力学的モデルによって最も正確に記述されることに注意してください。これらを古典的な電磁アトラクションとしてモデル化するだけでは不十分です。

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