Beste antwoord
Het simpele concept van een covalente binding is dat het zich gedraagt alsof de golffunctie die door twee elektronen wordt ingenomen, gebonden is door twee atomen. In propeen is er dus een dubbele binding tussen twee van de koolstofatomen en enkele bindingen tussen de resterende link tussen koolstofatomen en tussen de waterstofatomen. Je kunt door verschillende experimenten aantonen dat zolang de structuur hetzelfde blijft, alle chemie daardoor verklaarbaar is. Stel nu dat je een van de methylwaterstofatomen vervangt door bijvoorbeeld een chloride- of een alcoholgroep, hetzelfde gebeurt zolang die groep overblijft. Stel dat we die groep eraf halen, bijvoorbeeld door een carbeniumion te maken? Nu gedragen de twee uiteinden zich equivalent, en we zeggen dat de twee π-elektronen van de dubbele binding zijn gedelokaliseerd, en de golffunctie die hun gedrag beschrijft, loopt over het hele molecuul. Het benzeenmolecuul is vergelijkbaar. Cyclohexatrieen zou drie dubbele bindingen en drie enkele bindingen hebben, maar benzeen heeft zes equivalente bindingen, en dit wordt beschreven door de twee elektronengolffuncties die over de hele ring lopen.
Het is verkeerd te denken dat de elektronen gelokaliseerd zijn – we weten gewoon niet waar de elektronen zijn. Wat de golffuncties doen, is je vertellen waar de elektronendichtheid is. De elektronen gaan vermoedelijk waar ze willen, maar de golffuncties worden beperkt door hun randvoorwaarden (de kernen) en door hun golfgedrag. De enkele bindingen zijn dus gelokaliseerd omdat de golffuncties het golfgedrag moeten volgen. Als je methaan neemt, kunnen de golven in een CH-binding niet in een andere bindingszone terechtkomen, want daarvoor zouden hun assen bochten moeten draaien, en om dat te doen zouden ze moeten worden gebroken, en om dat te doen zouden ze moeten veranderen snelheid, en dus energie. Maar al deze bindingen hebben dezelfde energie, dus ze worden gereflecteerd, en uiteindelijk lokaliseert de versterking door reflectie de golven. De elektronen kunnen natuurlijk nog steeds uitwisselen of doen wat ze willen, behalve dat hun algehele gedrag wordt bepaald door de golffunctie. De golf wordt gedelokaliseerd wanneer hij geen bochten hoeft te draaien OF wanneer hij de hoek om kan slaan. De π-elektronen doen dat omdat hun as loodrecht staat op het vlak van het π-systeem, en ze kunnen dit blijven doen zolang ze geen obstructie raken, zoals de afwezigheid van ruimte voor een orbitaal.
Antwoord
Elektronen zijn normaal gebonden aan atomen. Dit komt omdat ze een negatieve lading hebben en atomen een kern hebben die is samengesteld uit positief geladen deeltjes. Het is duidelijk dat elektronen “energieniveaus” bezetten nabij de kern. In zekere zin blijven ze rond het atoom hangen dat naar zijn kern wordt aangetrokken. In sommige materialen zijn de buitenste elektronen vrij losjes aan de atomen gebonden en het kost heel weinig energie om ze los te laten om vrij rond te bewegen (over atomen heen).
Deze staan bekend als de “vrije elektronen”. Wanneer een externe spanning wordt aangelegd, worden ze uit hun atomen getrapt en zijn ze er niet meer aan gebonden. Ze beginnen te bewegen onder invloed van het potentiële verschil. Deze stroom is wat “elektrische stroom” werkelijk is.
P.S. Merk op dat het gemak waarmee de buitenste elektronen worden “eruit gegooid” van verschillende factoren afhangt en het nauwkeurigst wordt beschreven door kwantummechanische modellen van het atoom. Het simpelweg modelleren van deze als klassieke elektromagnetische attracties is niet voldoende.