Elétron deslocado - Delocalized electron
Em química, elétrons deslocalizados são elétrons em uma molécula , íon ou metal sólido que não estão associados a um único átomo ou ligação covalente . A deslocalização de termos é geral e pode ter significados ligeiramente diferentes em campos diferentes. Em química orgânica, isso se refere à ressonância em sistemas conjugados e compostos aromáticos . Na física do estado sólido, isso se refere aos elétrons livres que facilitam a condução elétrica . Na química quântica , isso se refere aos elétrons orbitais moleculares que se estendem por vários átomos adjacentes.
Ressonância
No anel aromático simples do benzeno, a deslocalização de seis elétrons π sobre o anel C 6 é frequentemente indicada graficamente por um círculo. O fato de as seis ligações CC serem equidistantes é uma indicação de que os elétrons estão deslocalizados; se a estrutura tivesse ligações duplas isoladas alternando com ligações simples discretas, a ligação teria igualmente comprimentos alternados mais longos e mais curtos. Na teoria das ligações de valência , a deslocalização no benzeno é representada por estruturas de ressonância .
Condução elétrica
Elétrons deslocalizados também existem na estrutura de metais sólidos. A estrutura metálica consiste em íons positivos alinhados ( cátions ) em um "mar" de elétrons deslocalizados. Isso significa que os elétrons estão livres para se mover pela estrutura e dá origem a propriedades como a condutividade .
No diamante, todos os quatro elétrons externos de cada átomo de carbono estão "localizados" entre os átomos em ligações covalentes. O movimento dos elétrons é restrito e o diamante não conduz corrente elétrica. No grafite , cada átomo de carbono usa apenas 3 de seus 4 elétrons de nível de energia externos na ligação covalente a três outros átomos de carbono em um plano. Cada átomo de carbono contribui com um elétron para um sistema deslocalizado de elétrons que também faz parte da ligação química. Os elétrons deslocalizados são livres para se mover ao longo do plano. Por esse motivo, o grafite conduz eletricidade ao longo dos planos dos átomos de carbono, mas não conduz em uma direção perpendicular ao plano.
Orbitais moleculares
Os métodos da química quântica ab initio padrão levam a orbitais deslocalizados que, em geral, se estendem por uma molécula inteira e têm a simetria da molécula. Os orbitais localizados podem então ser encontrados como combinações lineares dos orbitais deslocalizados, dados por uma transformação unitária apropriada .
Na molécula de metano, por exemplo, cálculos ab initio mostram o caráter de ligação em quatro orbitais moleculares, compartilhando os elétrons uniformemente entre todos os cinco átomos. Existem dois níveis orbitais, um orbital molecular de ligação formado a partir do orbital 2s no carbono e orbitais moleculares de ligação triplamente degenerados de cada um dos orbitais 2p no carbono. Os orbitais sp 3 localizados correspondentes a cada ligação individual na teoria de ligações de valência podem ser obtidos a partir de uma combinação linear dos quatro orbitais moleculares.