비쌍전자

전자가 손상되지 않은 원소가 있는 주기율표

화학에서, 손상되지 않은 전자는 전자 쌍의 일부로서가 아니라, 원자의 공전궤도를 단독으로 차지하는 전자를 말한다. 원자의 각 원자 궤도(양자수 n, l, m 세 개로 지정)는 반대편 회전으로 두 개의 전자(전자 쌍)를 포함하는 용량을 가진다. 전자쌍의 형성은 종종 화학적 결합의 형태나 한 쌍의 형태로 정력적으로 유리하기 때문에 화학에서 비교적 흔하지 않은 전자는, 비쌍체 전자를 운반하는 실체는 대개 오히려 반응하기 때문이다. 유기 화학에서 그것들은 일반적으로 급진적이라고 불리는 실체에 대한 반응 동안만 잠깐 발생한다. 그러나 그것들은 반응 경로를 설명하는 데 중요한 역할을 한다.

활성산소는 s-블록과 p-블록 화학에서 흔하지 않은데, 이는 손상된 전자가 발랑 p 궤도나 sp, sp², sp³ 또는 sp 하이브리드 궤도 등을 차지하기 때문이다. 이러한 궤도들은 강한 방향성이므로 겹쳐서 강한 공밸런트 결합을 형성하여 급진파의 조광화를 선호한다. 발광으로 인해 결합이 약해지거나 손상되지 않은 전자가 탈색에 의해 안정화된다면 급진성은 안정적일 수 있다. 이와는 대조적으로, d-와 f-블록 화학에서 활성산소는 매우 흔하다. 비쌍체 전자가 상주하는 방향성이 낮고 확산성이 높은 d와 f 궤도들은 효과적으로 중첩되지 않고 약한 결합을 형성하며 따라서 조광화는 일반적으로 불분명한 것이다. 이 d와 f 궤도들은 또한 비교적 작은 방사형 확장을 가지고 있는데, 디파이버링 오버랩을 통해 조광기를 형성한다.^[1]

전자가 손상되지 않은 비교적 안정된 실체가 존재한다. 예를 들어, 질소산화물 분자는 전자를 가지고 있다. Hund의 법칙에 따르면, 손상되지 않은 전자의 스핀들은 평행하게 정렬되어 있고, 이것은 이러한 분자들에게 파라마그네틱 특성을 부여한다.

가장 안정적인 전자의 예는 란타니드와 액티니이드의 원자와 이온에서 발견된다. 이러한 실체의 불완전한 f-shell은 실체가 있는 환경과 매우 강하게 상호작용하지 않으며, 이는 실체가 쌍을 이루는 것을 방지한다. 가장 많은 수의 전자가 손상되지 않은 이온은 Gd와³⁺ Cm으로³⁺ 7개의 전자가 있다.

손상된 전자는 자기 쌍극자 모멘트를 가지고 있는 반면, 전자쌍은 두 전자가 서로 반대되는 스핀을 가지고 있기 때문에 쌍극자 모멘트를 가지고 있지 않다. 그래서 그들의 자기 쌍극자 장은 반대 방향에 있고 취소된다. 따라서 전자가 손상되지 않은 원자는 자기 쌍극자 역할을 하며 자기장과 상호작용한다. 전자가 손상되지 않은 원소만이 파라마그네틱, 페로마그네틱, 반소자성을 나타낸다.

참조