
【化】 unpaired electron density
不成对电子密度(Unpaired Electron Density)是量子化学和材料科学中的重要概念,指物质中未参与成键的单个电子在空间分布的概率密度。该参数常用于描述自由基、过渡金属配合物及磁性材料中电子的局域化特性。
从物理化学角度,不成对电子密度可通过电子自旋共振(ESR)或密度泛函理论(DFT)计算获得。例如,在过渡金属氧化物中,未配对d轨道电子的密度分布直接影响材料的磁学性质与催化活性。英国皇家化学会(RSC)的术语库指出,该参数与磁化率、氧化还原活性存在定量关联。
该概念的典型应用包括:
根据《高等无机结构化学》教材,不成对电子密度的数学表达可简化为: $$ rho{unpaired}(r) = sum{i} |psi_i(r)| $$ 其中$psi_i(r)$代表未成对电子的波函数。该公式在剑桥晶体学数据库(CCDC)的结构解析中具有实际应用价值。
不成对电子密度是指单位空间体积内未成对电子的数量或概率分布,反映了这些电子在原子或分子中的空间集中程度。以下是详细解释:
基本定义
不成对电子(未成对电子)指在原子或分子轨道中单独存在、未与其他电子配对的电子。例如,氯原子(Cl)最外层p轨道有5个电子,其中1个是不成对电子。
密度则描述这些电子在特定区域的分布密集程度,类似于电子云密度的概念,但专指未配对的电子。
化学意义
应用场景
相关概念延伸
在量子化学中,不成对电子密度常与自旋密度关联,后者描述电子自旋的分布差异。例如,金属配合物中不成对电子密度高可能导致顺磁性增强。
不成对电子密度是表征未配对电子空间分布的关键参数,对理解物质反应性、磁性和结构特性具有重要意义。
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