Ηλεκτρονιακό ζεύγος

Διαγράμματα μοριακών τροχιακών που απεικονίζουν έναν ομοιοπολικό δεσμό (αριστερά) και έναν πολωμένο ομοιοπολικό δεσμό (δεξιά) σε ένα διατομικό μόριο. Και στις δυο περιπτώσεις ο χημικός δεσμός δημιουργείται με το σχηματισμό ενός ηλεκτρονιακού δεσμού.

Ηλεκτρονιακό ζεύγος ή ζεύγος κατά Λιούις ονομάζονται, στη χημεία, δύο (2) ηλεκτρόνια που καταλαμβάνουν το ίδιο τροχιακό, αλλά έχουν αντίθετα σπιν. Η έννοια του ηλεκτρονιακού ζεύγους εισήχθηκε το 1916 σε έγγραφο του Γκίλμπερτ Λιούις (Gilbert N. Lewis)^[1]

Επειδή τα ηλεκτρόνια είναι φερμιόνια, η απαγορευτική αρχή του Πάουλι απαγορεύει αυτά τα σωματίδια να έχουν ακριβώς την ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών. Γι' αυτό μπορούν να καταλάβουν το ίδιοτροχιακό, οπότε έχουν ιδιους τους πρώτους τρεις (3) κβαντικούς αριθμούς, μόνο αν διαφέρουν στον τέταρτο κβαντικό αριθμό, δηλαδή τον κβαντικό αριθμό σπιν. Αυτό περιορίζει το μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων στο ίδιο τροχιακό σε ακριβώς δύο (2).

Το ζευγάρωμα των σπιν είναι συχνά ενεργειακά ευνοϊκό και γι' αυτόν το ρόλο τα ηλεκτρονιακά ζεύγη παίζουν έναν πολύ σημαντικό ρόλο στη χημεία, γιατί μπορούν:

Να σχηματίσουν έναν χημικό δεσμό μεταξύ δύο ατόμων.
Να σχηματίσουν ένα μονήρες ζεύγος σε ένα άτομο.

Επειδή τα σπιν είναι ζευγαρωμένα, η μαγνητική ροπή των ηλεκτρονίων αλληλακυρώνεται και η συνεισφορά του ηλεκτρονιακού ζεύγους στις μαγνητικές ιδιότητες θα είναι γενικά μηδενική, και ένα χημικό είδος που περιέχει μόνο ηλεκτρονιακά ζεύγη είναι ένα διαμαγνητικό.

Παρόλο που μια ισχυρή τάση για ζευγάρωμα των ηλεκτρονίων παρατηρείται στη χημεία, είναι επίσης πιθανό ότι τα ηλεκτρόνια μπορεί να υπάρχουν και ως μονήρη ηλεκτρόνια (δηλαδή αζευγάρωτα ηλεκτρόνια).

Στην περίπτωση τής μεταλλικής δεσμολογίας οι μαγνητικές ροπές επίσης αντισταθμίζονται σε μεγάλο βαθμό, αλλά η δεσμολογία είναι πιο κοινή, ώστε τα ανεξάρτητα ζεύγη ηλεκτρονίων δεν μπορούν να διαχωριστούν και είναι καλύτερα να θεωρηθούν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια ως ενας συλλογικός «ωκεανός ηλεκτρονίων».

Μια πολύ ειδική περίπτωση σχηματισμού ενός ηλεκτρονιακού ζεύγους υπάρχει στην υπεραγωγιμότητα: ο σχηματισμός των ζευγών Κούπερ (Cooper pairs).

Δείτε επίσης

Αναφορές και σημειώσεις

↑ Jean Maruani (1989). Molecules in Physics, Chemistry and Biology: v. 3: Electronic Structure and Chemical Reactivity. Springer. p. 73. ISBN 978-90-277-2598-1. Retrieved 14 March 2013.

[1] Jean Maruani (1989). Molecules in Physics, Chemistry and Biology: v. 3: Electronic Structure and Chemical Reactivity. Springer. p. 73. ISBN 978-90-277-2598-1. Retrieved 14 March 2013.

[1]