化学において、非局在電子とは、分子、イオン、または固体金属中の電子のうち、単一の原子または共有結合に関連しない電子のことです。[1]
非局在化という用語は一般的な用語であり、分野によって若干異なる意味を持つ場合があります。
共鳴
ベンゼンの単純な芳香環では、C6環上の6つのπ電子の非局在化は、しばしば円で図示されます。6つのCC結合が等距離にあるという事実は、電子が非局在化していることを示す1つの指標です。もし構造が孤立した二重結合と個別の単結合を交互に持つとしたら、結合も同様に長い長さと短い長さが交互になります。原子価結合理論では、ベンゼンの非局在化は共鳴構造によって表されます。
電気伝導
非局在電子は固体金属の構造にも存在します。金属構造は、非局在電子の「海」の中に整列した陽イオン（陽イオン）で構成されています。これは、電子が構造全体を自由に移動できることを意味します。導電性などの特性が生じます。
ダイヤモンドでは、各炭素原子の4つの外殻電子はすべて、原子間で共有結合して「局在」しています。電子の動きが制限されているため、ダイヤモンドは電流を伝導しません。グラファイトでは、各炭素原子は、4つの外殻エネルギー準位電子のうち3つだけを、平面内の他の3つの炭素原子と共有結合するために使用します。各炭素原子は、化学結合の一部でもある非局在電子系に1つの電子を提供します。非局在電子は平面内を自由に移動できます。このため、グラファイトは炭素原子の平面に沿って電気を伝導しますが、平面に対して 直角の方向には伝導しません。
分子軌道
標準的な第一原理量子化学法は、一般に分子全体に広がり、分子の対称性を持つ非局在軌道をもたらします。局在軌道は、適切なユニタリー変換によって与えられる、 非局在軌道の線形結合として見つけることができます
メタン分子では、第一原理計算により4つの分子軌道に結合性が見られ、5つの原子すべてで電子が均一に共有されています。軌道準位は2つあり、炭素の2s軌道から形成される結合分子軌道と、炭素の2p軌道のそれぞれから三重に縮退した結合分子軌道です。原子価結合理論における個々の結合に対応する局在sp3軌道は、4つの分子軌道の線形結合から得ることができます。
参照
参考文献
- ^ IUPACゴールドブックの非局在化
