Oparad elektron
Inom kemi är en oparad elektron en elektron som upptar en omloppsbana av en atom singel, snarare än som en del av ett elektronpar . Varje atomomloppsbana för en atom (specificerad av de tre kvanttalen n, l och m) har en kapacitet att innehålla två elektroner ( elektronpar ) med motsatta snurr . Eftersom bildandet av elektronpar ofta är energetiskt gynnsamt, antingen i form av en kemisk bindning eller som ett ensamt par , är oparade elektroner relativt ovanliga i kemin, eftersom en enhet som bär en oparad elektron vanligtvis är ganska reaktiv. Inom organisk kemi inträffar de vanligtvis bara kort under en reaktion på en enhet som kallas en radikal ; dock spelar de en viktig roll för att förklara reaktionsvägar.
Radikaler är ovanliga i s- och p-blockskemi, eftersom den oparade elektronen upptar en valens p orbital eller en sp, sp 2 eller sp 3 hybrid orbital . Dessa orbitaler är starkt riktade och överlappar därför för att bilda starka kovalenta bindningar, vilket gynnar dimerisering av radikaler. Radikaler kan vara stabila om dimerisering skulle resultera i en svag bindning eller om de oparade elektronerna stabiliseras genom delokalisering . Däremot är radikaler i d- och f-blockskemi mycket vanliga. De mindre riktade, mer diffusa d- och f-orbitalerna, i vilka oparade elektroner finns, överlappar mindre effektivt, bildar svagare bindningar och därför är dimerisering i allmänhet ogynnsam. Dessa d- och f-orbitaler har också jämförelsevis mindre radiell utsträckning, vilket missgynnar överlappning för att bilda dimerer.
Relativt mer stabila enheter med oparade elektroner finns, t.ex. har kväveoxidmolekylen en sådan . Enligt Hunds regel är spinn av oparade elektroner parallella och detta ger dessa molekyler paramagnetiska egenskaper.
De mest stabila exemplen på oparade elektroner finns på atomer och joner av lantanider och aktinider . Det ofullständiga f-skalet för dessa entiteter interagerar inte särskilt starkt med miljön de befinner sig i och detta hindrar dem från att paras. Jonerna med det största antalet oparade elektroner är Gd 3+ och Cm 3+ med sju oparade elektroner.
En oparad elektron har ett magnetiskt dipolmoment , medan ett elektronpar inte har något dipolmoment eftersom de två elektronerna har motsatta snurr så deras magnetiska dipolfält är i motsatta riktningar och avbryter. Således fungerar en atom med oparade elektroner som en magnetisk dipol och interagerar med ett magnetfält . Endast element med oparade elektroner uppvisar paramagnetism , ferromagnetism och antiferromagnetism .