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Das einfache Konzept einer kovalenten Bindung besteht darin, dass sie sich so verhält, als ob die von zwei Elektronen besetzte Wellenfunktion von zwei Atomen gebunden wird. Somit besteht in Propen eine Doppelbindung zwischen zwei der Kohlenstoffatome und Einfachbindungen zwischen der verbleibenden Verbindung zwischen Kohlenstoffatomen und zwischen den Wasserstoffatomen. Sie können durch verschiedene Experimente zeigen, dass die gesamte Chemie dadurch erklärbar ist, solange die Struktur gleich bleibt. Angenommen, Sie ersetzen einen der Methylwasserstoffe beispielsweise durch eine Chlorid- oder eine Alkoholgruppe. Dies geschieht auch, solange diese Gruppe bestehen bleibt. Nehmen wir jedoch an, wir ziehen diese Gruppe ab, indem wir beispielsweise ein Carbeniumion herstellen. Jetzt verhalten sich die beiden Enden äquivalent, und wir sagen, die beiden π-Elektronen aus der Doppelbindung sind delokalisiert, und die Wellenfunktion, die ihr Verhalten beschreibt, läuft über das gesamte Molekül. Das Benzolmolekül ist ähnlich. Cyclohexatrien hätte drei Doppelbindungen und drei Einfachbindungen, aber Benzol hat sechs äquivalente Bindungen, und dies wird durch die zwei Elektronenwellenfunktionen beschrieben, die über den gesamten Ring laufen.
Es ist falsch zu glauben, dass die Elektronen lokalisiert sind – Wir wissen einfach nicht, wo die Elektronen sind. Die Wellenfunktionen sagen Ihnen, wo sich die Elektronendichte befindet. Die Elektronen gehen vermutlich, wohin sie wollen, aber die Wellenfunktionen werden durch ihre Randbedingungen (die Kerne) und durch ihr Wellenverhalten eingeschränkt. Somit sind die Einfachbindungen lokalisiert, da die Wellenfunktionen dem Wellenverhalten folgen müssen. Wenn Sie Methan nehmen, können die Wellen in einer CH-Bindung nicht in eine andere Bindungszone gelangen, da dazu ihre Achsen um Ecken drehen müssten und dazu gebrochen werden müssten und sich dazu ändern müssten Geschwindigkeit und damit Energie. Aber alle diese Bindungen haben die gleiche Energie, so dass sie reflektiert werden und schließlich die Verstärkung durch Reflexion die Wellen lokalisiert. Die Elektronen können natürlich immer noch austauschen oder tun, was sie wollen, außer dass ihr Gesamtverhalten durch die Wellenfunktion bestimmt wird. Die Welle wird delokalisiert, wenn sie entweder nicht um die Ecke drehen muss oder wenn sie um die Ecke schlagen kann. Die π-Elektronen tun dies, weil ihre Achse normal zur Ebene des π-Systems ist, und sie können dies so lange tun, wie sie nicht auf ein Hindernis treffen, wie z. B. das Fehlen von Raum für ein Orbital.
Antwort
Elektronen sind normalerweise an Atome gebunden. Dies liegt daran, dass sie eine negative Ladung tragen und Atome einen Kern haben, der aus positiv geladenen Teilchen besteht. Es versteht sich, dass Elektronen in der Nähe des Kerns „Energieniveaus“ einnehmen. In gewissem Sinne „kleben“ sie irgendwie um das Atom, das von seinem Kern angezogen wird. In einigen Materialien sind äußerste Elektronen ziemlich locker an die Atome gebunden, und es wird sehr wenig Energie benötigt, um sie zu starten und sich frei (über Atome hinweg) zu bewegen.
Diese werden als „freie Elektronen“ bezeichnet. Wenn eine externe Spannung angelegt wird, werden sie von ihren Atomen abgeworfen und sind nicht mehr an sie gebunden. Sie bewegen sich beeinflusst von der Potentialdifferenz. Dieser Fluss ist das, was „elektrischer Strom“ wirklich ist.
P.S. Beachten Sie, dass die Leichtigkeit des „Herauswerfens“ der äußersten Elektronen von mehreren Faktoren abhängt und am genauesten durch quantenmechanische Modelle des Atoms beschrieben wird. Es reicht nicht aus, diese einfach als klassische elektromagnetische Anziehungskräfte zu modellieren.