化学键与分子轨道

电子离域(electron delocalization)

想象钱要么揣在某一个人的口袋里,要么汇进一个全组都能支取的共享账户。电子也可以是这两种样子。大多数电子是「定域」的,被拴在某一个原子或某一根键上;但有些电子被汇聚到好几个原子之上,能在一片更广的区域里自由游走。这种散开就是电子离域。

准确地说,电子离域是成键电子弥散到三个或更多原子之上、而不被局限在两个原子之间的某一根键里的现象。当原子轨道沿着一条链或一个环连续重叠、让电子得以占据跨越整个体系的分子轨道时,离域就发生了。它正是较旧的「共振」语言想要捕捉的那件事的、诚实而现代的图景。

离域之所以重要,是因为把电子散开会降低它们的能量、让分子格外稳定——这种「离域稳定化」正是苯能抵抗那些会破坏它的环的反应的原因。它还使导电成为可能:在金属和石墨里,离域电子自由游走、传导电流。需要注意的是:离域是一段连续谱,而不是一个非有即无的开关;键可以略微离域,也可以高度离域。

在苯(C₆H₆)里,六个电子并没有困在三根分立的双键里。它们离域在碳原子平面上下方的一个环里,于是六根 C–C 键完全相同、介于单键和双键之间。这片共享的电子云让苯异常稳定,活泼程度远低于它的画法所暗示的。

苯那一圈离域电子让六根键全都相等且稳定。

共振和离域是用不同的工具描述同一个实在。共振是路易斯结构那套旧的变通办法——画出好几张式子;离域则是分子轨道直接的描述——电子的的确确铺散在许多原子上。分子并没有在各种式子之间翻转;电子只是不待在某一张单一连线图所摆放的位置上。

又称
离域離域电子离域電子離域