Slobodni elektronski par

U hemiji, usamljeni par ili slobodni elektronski par, odnosi se na par valentnih elektrona koji se ne dijele s drugim atomom u kovalentnoj vezi (IUPAC-ova definicija u Zlatnoj knjizi (Gold Book) ^[1] Ponekad se naziva i nepodijeljeni par ili nevezujući par. Usamljeni parovi nalaze se u najudaljenijem elektronskom omotaču atoma. Mogu se identificirati pomoću Lewisove strukture. Elektronski parovi se stoga smatraju usamljenim parovima ako su dva elektrona uparena, ali se ne koriste u hemijskoj vezi. Dakle, broj usamljenog parova elektrona plus broj vezujući elektroni jednak je ukupnom broju valencija elektrona oko atoma.

Koncept usamljenog para koji se koristi u teoriji odbijanja elektronskih parova valentne ljuske (VSEPR teorija) objašnjava oblike molekula. Oni su takođe navedeni u hemiji Lewisovih kiselina i baza. Međutim, hemičari ne smatraju sve nevezujuće parove elektrona usamljenim parovima. Primjeri su prijelazni metali kod kojih nevezujući parovi ne utječu na molekulsku geometriju i za koje se smatra da su stereohemijski neaktivni. U molekulnoj teoriji orbitala (potpuno delokalizirane kanonske orbitale ili lokalizirane u nekom obliku), koncept usamljenog para je manje različit, jer korespondencija između orbitale i komponenata Lewisove strukture često nije jednostavna. Ipak, zauzete nevežuće orbitale (ili orbitale uglavnom nevezujućeg karaktera) često se identificiraju kao usamljeni parovi.

Jednostruki usamljeni par može se naći s atomima u dušičnoj grupi, kao što je dušik u amonijaka, a dva usamljena para mogu se naći s atomima u halkogenu. Skupina poput kisika u vodi i halogena može nositi tri usamljena para kao što je hlorovodik.

U VSEPR-teoriji elektronski parovi na atomu kisika u vodi čine vrhove tetraedra sa usamljenim parovima na dva od četiri vrha. H–O–H ugao veze je 104,5°, manje od 109° predviđenih za tetraedarski ugao, a to se može objasniti odbojnom interakcijom između usamljenih parova.^[2][3][4] Predloženi su različiti računarski kriteriji za prisustvo usamljenih parova. Iako sama gustoća elektrona ρ (r) uglavnom ne pruža korisne smjernice u tom pogledu, otkriva se Lplaceova gustoća elektrona i jedan od kriterija za lokaciju usamljenog para je gdje je L (r) = – ∇² ρ (r) lokalni maksimum. Minimum elektrostatskog potencijala V (r) je drugi predloženi kriterij. Još jedan uzima u obzir funkciju lokalizacije elektrona (ELF).^[5]

1. ^ lone (electron) pair
2. ^ Organic Chemistry Marye Anne Fox, James K. Whitesell 2nd Edition 2001
3. ^ Organic chemistry John McMurry 5th edition 2000
4. ^ Concise Inorganic Chemistry J.D. Lee 4th Edition 1991
5. ^ Kumar, Anmol; Gadre, Shridhar R.; Mohan, Neetha; Suresh, Cherumuttathu H. (6. 1. 2014). "Lone Pairs: An Electrostatic Viewpoint". The Journal of Physical Chemistry A (jezik: engleski). 118 (2): 526–532. Bibcode:2014JPCA..118..526K. doi:10.1021/jp4117003. ISSN 1089-5639. PMID 24372481.