Delocalized electron

In chemistry, delocalized electrons are electrons in a molecule, ion or solid metal that are not associated with a single atom or a covalent bond.^[1]

The term delocalization is general and can have slightly different meanings in different fields:

• In organic chemistry, it refers to resonance in conjugated systems and aromatic compounds.
• In solid-state physics, it refers to free electrons that facilitate electrical conduction.
• In quantum chemistry, it refers to molecular orbital electrons that have extended over several adjacent atoms.

In the simple aromatic ring of benzene, the delocalization of six π electrons over the C₆ ring is often graphically indicated by a circle. The fact that the six C-C bonds are equidistant is one indication that the electrons are delocalized; if the structure were to have isolated double bonds alternating with discrete single bonds, the bond would likewise have alternating longer and shorter lengths. In valence bond theory, delocalization in benzene is represented by resonance structures.

Delocalized electrons also exist in the structure of solid metals. Metallic structure consists of aligned positive ions (cations) in a "sea" of delocalized electrons. This means that the electrons are free to move throughout the structure, and gives rise to properties such as conductivity.

En el diamante , los cuatro electrones externos de cada átomo de carbono se encuentran localizados entre los átomos mediante enlaces covalentes. El movimiento de los electrones está restringido y el diamante no conduce la electricidad. En el grafito , cada átomo de carbono utiliza solo tres de sus cuatro electrones externos para unirse covalentemente a otros tres átomos de carbono en un plano. Cada átomo de carbono aporta un electrón a un sistema deslocalizado de electrones que también forma parte del enlace químico. Estos electrones deslocalizados pueden moverse libremente por todo el plano. Por esta razón, el grafito conduce la electricidad a lo largo de los planos de átomos de carbono, pero no en direcciones perpendiculares a dichos planos.

Los métodos estándar de química cuántica ab initio conducen a orbitales deslocalizados que, en general, se extienden por toda la molécula y poseen la simetría de la misma. Los orbitales localizados pueden obtenerse como combinaciones lineales de los orbitales deslocalizados, mediante una transformación unitaria apropiada .

En la molécula de metano, los cálculos ab initio muestran un carácter enlazante en cuatro orbitales moleculares, que comparten los electrones de manera uniforme entre los cinco átomos. Existen dos niveles orbitales: un orbital molecular enlazante formado a partir del orbital 2s del carbono y orbitales moleculares enlazantes triplemente degenerados a partir de cada uno de los orbitales 2p del carbono. Los orbitales sp³ localizados, ^{correspondientes} a cada enlace individual en la teoría del enlace de valencia, se pueden obtener mediante una combinación lineal de los cuatro orbitales moleculares.

• Corriente anular aromática
• Electride
• electrón solvatado