Najlepsza odpowiedź
Prosta koncepcja wiązania kowalencyjnego polega na tym, że zachowuje się ono tak, jakby funkcja falowa zajmowana przez dwa elektrony była związana przez dwa atomy. Tak więc w propenie występuje podwójne wiązanie między dwoma atomami węgla i pojedyncze wiązania między pozostałym wiązaniem między atomami węgla i między atomami wodoru. Możesz wykazać za pomocą różnych eksperymentów, że tak długo, jak struktura pozostaje taka sama, cała chemia jest przez to możliwa do wyjaśnienia. Teraz załóżmy, że zastąpisz jeden z wodorów metylowych, powiedzmy, grupą chlorkową lub alkoholową, to samo dzieje się tak długo, jak długo ta grupa pozostaje. Jednak załóżmy, że wyciągniemy tę grupę, powiedzmy, tworząc jon karbenu? Teraz oba końce zachowują się równoważnie i mówimy, że dwa elektrony π z podwójnego wiązania są zdelokalizowane, a funkcja falowa opisująca ich zachowanie rozciąga się na całą cząsteczkę. Cząsteczka benzenu jest podobna. Cykloheksatrien miałby trzy wiązania podwójne i trzy wiązania pojedyncze, ale benzen ma sześć równoważnych wiązań, co jest opisane przez dwie funkcje fal elektronowych przebiegające przez cały pierścień.
Błędem jest sądzić, że elektrony są zlokalizowane – po prostu nie wiemy, gdzie są elektrony. Funkcje falowe mówią ci, gdzie jest gęstość elektronów. Elektrony przypuszczalnie przemieszczają się, gdziekolwiek chcą, ale funkcje falowe są ograniczone przez ich warunki brzegowe (jądra) i ich zachowanie falowe. W ten sposób pojedyncze wiązania są zlokalizowane, ponieważ funkcje falowe muszą podążać za zachowaniem fal. Jeśli weźmiesz metan, fale w wiązaniu CH nie mogą przejść do innej strefy wiązania, ponieważ aby to zrobić, ich osie musiałyby obracać się w rogach, a aby to zrobić, musiałyby zostać załamane, a aby to zrobić, musiałyby się zmienić prędkość, a tym samym energia. Ale wszystkie te wiązania mają tę samą energię, więc są odbijane, a ostatecznie wzmocnienie wynikające z odbicia lokuje fale. Elektrony oczywiście mogą nadal wymieniać się lub robić to, co chcą, z wyjątkiem tego, że ich ogólne zachowanie jest określone przez funkcję falową. Fala zostaje zdelokalizowana, gdy albo nie musi skręcać za rogami, LUB gdy może dotknąć za róg. Elektrony π robią to, ponieważ ich oś jest prostopadła do płaszczyzny układu π i mogą to robić tak długo, jak długo nie uderzą w przeszkodę, taką jak brak miejsca na orbital p.
Odpowiedź
Elektrony są zwykle związane z atomami. Dzieje się tak, ponieważ mają one ujemny ładunek, a atomy mają jądro złożone z dodatnio naładowanych cząstek. Jest zrozumiałe, że elektrony zajmują „poziomy energetyczne” w pobliżu jądra. W pewnym sensie „trzymają się” wokół atomu, przyciągane do jego jądra. W niektórych materiałach najbardziej zewnętrzne elektrony są dość luźno związane z atomami i ich wystrzelenie wymaga bardzo mało energii, aby mogły się swobodnie poruszać (między atomami).
Są to tzw. „Swobodne elektrony”. Kiedy przyłożone jest zewnętrzne napięcie, zostają wyrzucone ze swoich atomów i nie są już z nimi związane. Zaczynają się poruszać pod wpływem różnicy potencjałów. Ten przepływ jest tym, czym naprawdę jest „prąd elektryczny”.
P.S. Zwróć uwagę, że łatwość „wyrzucania” najbardziej zewnętrznych elektronów zależy od kilku czynników i najdokładniej opisują ją kwantowe modele atomu. Zwykłe modelowanie ich jako klasycznych przyciągań elektromagnetycznych nie wystarczy.