Yöresizleşmiş elektron

Yöresizleşmiş elektronlar veya delokalize elektronlar bir katı metal, iyon veya molekülde bulunan elektronların tek bir atom veya kovalent bağ ile ilişkili olmamasını tanımlar.^[1]

Terim çeşitli bilim dallarında değişik anlamlara gelebilsede organik kimyada konjuge sistemlerde ve aromatik bileşiklerde bulunan rezonansı tanımlamak için kullanılır. Katı hâl fiziğindeyse elektrik iletkenliğine olanak sağlayan serbest elektronları belirtir. Aynı zamanda terim kuantum kimyasında farklı komşu atomlara yayılan moleküler orbital elektronlarını tarif eder.

Rezonans

Benzen molekülünün basit aromatik halkasında delokalize olmuş 6 π elektronu genellikle C₆ halkasında bir çember olarak gösterilir. 6 C-C bağının da birbirlerine eşit uzaklıkta bulunması π elektronlarının delokalize olduğunun bir göstergesidir. Eğer izole çiftli bağlar ayrık tekli bağlar üzerinde değişimli olarak bulunsalardı bu bağların büyük ihtimalle farklı uzunluklara sahip olmasına neden olurdu.Valans bağ teorisinde benzen molekülünün delokalizasyonu rezonans yapıları ile gösterilir.^[2]

Elektriksel iletim

Yöresizleşmiş elektronlar aynı zamanda katı metallerin yapılarında da bulunurlar. Bu metalik yapılar bir yöresizleşmiş elektron "denizi" içerisindeki hizalı pozitif yüklü iyonlardan (katyon) oluşurlar. Bu elektronların yapı içerisinde serbestçe hareket etmelerine olanak tanımakla beraber elektrik iletkenliği gibi özellikleri de mümkün kılar.

Elmasın yapısında bulunan her 4 dış karbon atomu da atomlar arasındaki kovalent bağlar içerisinde lokalize bir halde bulunurlar. Bu yüzden elektronların serbest hareketi kısatlanır ve elmas elektriği iletmez. Grafitte ise her karbon atomu 4 değerlik elektronundan sadece 3'ünü aynı düzlemde bulunana diğer karbon atomlarıyla kovalent bağ kurmak için kullanır. Bu her karbon atomunun kimyasal bağlanmanın bir parçası olan delokalize elektron sistemine bir elektron vermesine sebebiyet verir. Bu delokalize elektronlar bu düzlem içerisinde serbestçe hareket edebildiklerinden ötürü grafit elektriği karbon atomları düzleminde iletebilirken, bu düzleme dik açıda elektrik iletimi gözlemlenemez.

Molekül orbitalleri

Standart ab initio kuantum kimyası yöntemleri genellikle tüm molekül üzerine yayılan ve molekülün simetrisine sahip yöresizleşmiş orbitallere sebebiyet vermektedir. Lokalize orbitaller daha sonra delokalize orbitallerine uygun üniter dönüşüm verildiği takdirde linear kombinasyon ile bulunabilmektedir.

Örnek olarak metan molekülünde 4 molekül orbitalinin bağlanma karakterini gösteren ab initio hesaplamaları, tüm 5 atomun da elektronları eşit bir şekilde paylaştıklarını göstermektedir. Karbonda bulunan 2s orbitalinden oluşup bağ kuran bir moleküler orbital ve karbonda bulunan her 2p orbitalinden oluşup bağ kuran üçlü dejenere moleküler orbitalleri olmak üzere ki orbital seviyesi bulunmaktadır. Valans bağ teorisine göre her bireysel bağa eş lokalize sp³ orbitalleri 4 molekül orbitalinin linear kombinasyonu ile elde edilebilir.

Kaynakça