Bästa svaret
Det enkla konceptet med en kovalent bindning är att den beter sig som om vågfunktionen som upptas av två elektroner är bunden av två atomer. Således finns det i propen en dubbelbindning mellan två av kolatomerna och enstaka bindningar mellan den återstående kopplingen mellan kolatomerna och mellan väteatomerna. Du kan visa genom olika experiment att så länge strukturen förblir densamma är all kemi förklarlig genom det. Antag nu att du byter ut en av metylvätena med, säg, en klorid eller en alkoholgrupp, detsamma inträffar så länge den gruppen förblir. Antag dock att vi drar bort den gruppen, säg genom att göra en karbenjon? Nu beter sig de två ändarna på motsvarande sätt, och vi säger att de två π-elektronerna från dubbelbindningen avlägsnas, och vågfunktionen som beskriver deras beteende går över hela molekylen. Bensenmolekylen är likartad. Cyklohexatrien skulle ha tre dubbelbindningar och tre enkelbindningar, men bensen har sex ekvivalenta bindningar, och detta beskrivs av de två elektronvågsfunktionerna som löper över hela ringen.
Det är fel att tro att elektronerna är lokaliserade – vi vet helt enkelt inte var elektronerna är. Vad vågfunktionerna gör är att berätta var elektrondensiteten är. Elektronerna går antagligen vart de vill, men vågfunktionerna är begränsade av deras gränsförhållanden (kärnorna) och av deras vågbeteende. Således är de enskilda bindningarna lokaliserade eftersom vågfunktionerna måste följa vågbeteendet. Om du tar metan kan vågorna i en CH-bindning inte gå in i en annan bindningszon för att göra deras axlar måste svänga hörn och för att göra det måste de brytas och för att göra det måste de ändra hastighet och därmed energi. Men alla dessa bindningar har samma energi, så de reflekteras och så småningom lokaliserar förstärkningen från reflektion vågorna. Elektronerna kan naturligtvis fortfarande byta ut eller göra vad de vill, förutom att deras totala beteende bestäms av vågfunktionen. Vågen avlokaliseras när den antingen inte behöver vända hörn ELLER när den kan hoppa runt hörnet. Π-elektronerna gör det för att deras axel är normal i förhållande till π-systemets plan, och de kan fortsätta göra detta så länge de inte träffar ett hinder, till exempel frånvaron av utrymme för ap-orbital.
Svar
Elektroner är normalt bundna till atomer. Detta beror på att de har en negativ laddning och atomer har en kärna som består av positivt laddade partiklar. Det är underförstått att elektroner upptar ”energinivåer” nära kärnan. På något sätt ”stickar de” runt ”atomen som lockas till sin kärna. I vissa material är yttersta elektronerna ganska löst bundna till atomerna och det tar väldigt lite energi att sparka av dem för att röra sig fritt (över atomer).
Dessa är kända som ”fria elektroner”. När en extern spänning appliceras sparkas de av från sina atomer och är inte längre bundna till dem. De börjar röra sig påverkade av den potentiella skillnaden. Detta flöde är vad ”elektrisk ström” verkligen är.
P.S. Observera att lättheten att ”sparka ut” de yttersta elektronerna beror på flera faktorer och beskrivs mest exakt av kvantmekaniska modeller av atomen. Att bara modellera dessa som klassiska elektromagnetiska attraktioner kommer inte att räcka.