Hogyan kell értelmezni a delokalizált elektronokat?

Képzeld el úgy a fémeket, min apró tölcséreket egymás mellé téve (ezek az atommagokig érnek le), amit elkezdesz feltölteni vízzel.

Nyilván a tölcsér alján ami víz odakerül, az ott is marad. A tölcsér közepén már tud körbe keringeni, de attól még ez is ott marad a tölcsérben.

Viszont a fémeknél ezeket a tölcséreket bőven túltöltjük, fölöttük is van egy összefüggő vízréteg. Nos: itt a víz már szabadon vándorol az egész medencében.

Ez csak hasonlat, de ezek az elektronok tényleg így mozognak.

Egy atomban az elektronok ún. atompályákon találhatóak. Ezek diszkrét térrészek, ahol az elektron 90%-os bizonyossággal megtalálható.

Ha két (vagy több) atom molekulát alkot, akkor a köztük található kovalens kötések elektronok megosztása révén jönnek létre (hogy kialakítása szempontjából kolligatív vagy datív, lényegtelen). Ekkor molekulapályák jönnek létre, amelyek a molekula azon térrésze, ahol a kötő elektronok 90%-os valószínűséggel megtalálhatóak.

Azonban vannak olyan esetek is, mikor az elektronok nem csak 2, hanem több atommal is kapcsolatot létesíthetnek. Ekkor delokalizált elektronoknak hívjuk őket, mert nem egy jól meghatározott térrészben találhatóak meg, hanem több atomhoz is egyszerre tartoznak.

Erre példák az aromás vegyületek, ahol a "közösbe beadott" delokalizált elektronok a gyűrűt alkotó összes szénatomhoz tartoznak.

Szintúgy példa a peptidcsoport (-CO-N-), ahol a C és az O között található (írásban jelölt) kettős kötés delokalizálódik a nitrogénre.

[link]

A második ábrán, amit linkeltél, ún. mezomer határszerkezetek láthatók. Ezek nem külön molekulákra, hanem egyazon molekulára vonatkoznak. A három különböző szerkezetet együttesen kell értelmezni. A molekula tényleges szerkezete a három között van, de ezt Lewi-képlettel nem lehet ábrázolni. Ugyanazt jelzi, mint amikor szaggatott vonallal (vagy körrel) jelölik a nem kötő elektronpárt. Azzal szemben az az előnye, hogy több információt ad, pl. megtudjuk, hogy hány elektronpár vesz részt a kötésben.

[link]

("A szerves kémia kialakulása, tárgya, alapelvei." fejezet végén írnak róla.)

[link]

(18-20. oldal)

Naszóval.

Az első dolog, amit meg kell értened az elektronokkal kapcsolatban, hogy azok nem kicsi bogyók, hanem a legjobb, ha úgy kézeled őket, mint Supermant vagy a Villámot, amikor nagyon gyorsan szalad. Nézd meg ezt a képet:

[link]

Itt a Villám olyan gyorsan fut, hogy szinte egyszerre több helyen van, de valójában sehol sincs teljesen. Mondhatjuk, hogy „szétkenődik” a térben.

Az elektron ugyanígy viselkedik. Olyan gyorsan mozog, hogy nem egy gyorsan keringő bogyónak látszik (mint amilyen például egy bolygó), hanem egy valamilyen alakú füstpamacsnak, ami mindenhol ott van, de konkrétan sehol nincs. Mint ez a füstkarika:

[link]

Ez is valójában nem egy megfogható valami, de mégis látod. A határai nem tiszták, mégis van alakja. Na ilyen az elektronpálya is.

Ez a „valamilyen alak”, vagyis a füstpamacs elég sokféle lehet. Van gömb. Van homokóra. Van babapiskóta. Van karika.

Persze amikor az ember lerajzolja őket, akkor valami pötty vagy vonal formájában rajzolja, mert hát szimbolizálni kell valahogy.

Na ilyen füstpamacs-elektron háromféle módon tud elhelyezkedni az atomok/molekulák környékén. Lehet, hogy egy atommag körül van, tehát például egy központi pötty (az atommag) körül van egy gömb alakú pamacs. Ilyenkor a pamacsban lehet 1 vagy 2 elektron. Lehet két atom között egy hosszú csík alakú füstpamacs, a csík két végén a két atommag. Ekkor a füstpamacsban mindig pontosan 2 elektron van, de két atom közt lehet több ilyen füstpamacs is. És a harmadik az, amikor valahogy kettőnél több atommag körül helyezkedik el, vagy nem köztük van, hanem az egésznek a szélén. Ilyenkor maga a füstpamacs lehet sokkal lazább, mintha már elvitte volna a szél, és lehet benne nagyon sok elektron is. A fémekben például az egész fémre kiterjedő giganagy elektronfelhő van, de a fenolban mindig pontosan 6 darab delokalizált elektron van minden fenolmolekulában, akik közösen alkotnak egy dupla-karika alakú füstpamacsot. A karbonátban pedig nem csak az egyikhez vagy a másikhoz tartozik az elektron, hanem a négy atomot közösen veszi körbe a delokalizált elektronpálya.