Electrón no apareado - Unpaired electron

Tabla periódica con elementos que tienen electrones desapareados coloreados

En química , un electrón desapareado es un electrón que ocupa un orbital de un átomo por separado, en lugar de formar parte de un par de electrones . Cada orbital atómico de un átomo (especificado por los tres números cuánticos n, l y m) tiene la capacidad de contener dos electrones ( par de electrones ) con espines opuestos . Como la formación de pares de electrones a menudo es energéticamente favorable, ya sea en forma de enlace químico o como par solitario , los electrones no apareados son relativamente poco comunes en química, porque una entidad que lleva un electrón no apareado suele ser bastante reactiva. En química orgánica, por lo general, solo ocurren brevemente durante una reacción en una entidad llamada radical ; sin embargo, juegan un papel importante en la explicación de las vías de reacción.

Los radicales son poco comunes en la química de bloques s y p, ya que el electrón desapareado ocupa un orbital p de valencia o un orbital híbrido sp, sp 2 o sp 3 . Estos orbitales son fuertemente direccionales y, por lo tanto, se superponen para formar fuertes enlaces covalentes, lo que favorece la dimerización de los radicales. Los radicales pueden ser estables si la dimerización da como resultado un enlace débil o los electrones no apareados se estabilizan por deslocalización . Por el contrario, los radicales en la química de los bloques d y f son muy comunes. Los orbitales dyf menos direccionales y más difusos, en los que residen electrones no apareados, se superponen con menos eficacia, forman enlaces más débiles y, por lo tanto, la dimerización está generalmente desfavorecida. Estos orbitales dyf también tienen una extensión radial comparativamente más pequeña, lo que desfavorece la superposición para formar dímeros.

Existen entidades relativamente más estables con electrones desapareados, por ejemplo, la molécula de óxido nítrico tiene una. Según la regla de Hund , los espines de los electrones no apareados se alinean en paralelo y esto le da a estas moléculas propiedades paramagnéticas .

Los ejemplos más estables de electrones desapareados se encuentran en los átomos e iones de lantánidos y actínidos . El f-shell incompleto de estas entidades no interactúa muy fuertemente con el entorno en el que se encuentran y esto evita que se emparejen. Los iones con el mayor número de electrones no apareados son Gd 3+ y Cm 3+ con siete electrones no apareados.

Un electrón no apareado tiene un momento dipolar magnético , mientras que un par de electrones no tiene un momento dipolar porque los dos electrones tienen espines opuestos, por lo que sus campos dipolares magnéticos están en direcciones opuestas y se cancelan. Así, un átomo con electrones desapareados actúa como un dipolo magnético e interactúa con un campo magnético . Solo los elementos con electrones desapareados exhiben paramagnetismo , ferromagnetismo y antiferromagnetismo .

Referencias