En química , un electrón desapareado es un electrón que ocupa un orbital de un átomo individualmente, en lugar de como 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 suele ser energéticamente favorable, ya sea en forma de enlace químico o como par solitario , los electrones desapareados son relativamente poco comunes en química, porque una entidad que lleva un electrón desapareado suele ser bastante reactiva. En química orgánica , normalmente solo aparecen brevemente durante una reacción en una entidad llamada radical ; sin embargo, desempeñan un papel importante a la hora de explicar las vías de reacción.
Los radicales son poco comunes en la química de los bloques s y p, ya que el electrón desapareado ocupa un orbital de valencia p o un orbital híbrido sp, sp 2 o sp 3 . Estos orbitales son fuertemente direccionales y por lo tanto se superponen para formar enlaces covalentes fuertes, lo que favorece la dimerización de radicales. Los radicales pueden ser estables si la dimerización daría como resultado un enlace débil o los electrones desapareados se estabilizan por deslocalización . Por el contrario, los radicales en la química de los bloques d y f son muy comunes. Los orbitales d y f menos direccionales y más difusos, en los que residen los electrones desapareados, se superponen con menor eficacia, forman enlaces más débiles y, por lo tanto, la dimerización generalmente se ve desfavorecida. Estos orbitales d y f también tienen una extensión radial comparativamente menor, lo que desfavorece la superposición para formar dímeros. [1]
Existen entidades relativamente más estables con electrones desapareados, por ejemplo, la molécula de óxido nítrico tiene uno. Según la regla de Hund , los espines de los electrones desapareados están alineados en paralelo y esto les da a estas moléculas propiedades paramagnéticas .
Los ejemplos más estables de electrones desapareados se encuentran en los átomos e iones de los lantánidos y actínidos . La capa f incompleta de estas entidades no interacciona muy fuertemente con el entorno en el que se encuentran y esto les impide aparearse. Los iones con mayor número de electrones desapareados son Gd 3+ y Cm 3+ con siete electrones desapareados.
Un electrón desapareado tiene un momento dipolar magnético , mientras que un par de electrones no tiene momento dipolar porque los dos electrones tienen espines opuestos, por lo que sus campos dipolares magnéticos están en direcciones opuestas y se cancelan. Por lo tanto, un átomo con electrones desapareados actúa como un dipolo magnético e interactúa con un campo magnético . Solo los elementos con electrones desapareados presentan paramagnetismo , ferromagnetismo y antiferromagnetismo .