홀전자: 두 판 사이의 차이
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[[파일:Periodic Table with unpaired electrons.svg|right|thumb|홀전자를 가진 원소가 색칠되어 있는 주기율표]]
'''홀전자''' 또는 '''짝없는 전자'''란 [[원자]]의 [[오비탈]]을 홀로 점유하는 [[전자]]를 말한다. [[양자수]] n, l, m에 의하여 특정되는 각각의 오비탈은 최대 두 개의 [[스핀]]이 각각 다른 전자를 수용할 수 있다. [[화학 결합]]이든 비공유 전자쌍이든 전자쌍이 홀전자보다 에너지 측면에서 안정하므로 홀전자는 흔치 않은데, 이는 홀전자를 가지는 화학종은 일반적으로 반응성이 크기 때문이다. [[유기화학]]에서 홀전자는 [[라디칼]]이 관여하는 반응을 설명할 때에만 등장하지만 홀전자는 화학 반응을 설명할 때에 아주 중요한 역할을 한다.
홀전자는 s 오비탈과 p 오비탈에서는 드물게 관찰된다. 왜냐하면 이때 홀전자는 원자가 p 오비탈 또는 sp, sp2, sp3 혼성 오비탈을 점유하는데 이 오비탈들은 방향성이 강하여 서로 겹쳐져 [[공유 결합]]이나 [[이합체]]를 형성하기 때문이다. 라디칼들은 이합체를 형성하거나 여러 라디칼의 전자가 비편재화되면 안정해질 수 있다. 하지만 d 오비탈과 f 오비탈을 점유하는 홀전자는 매우 흔하다. d 오비탈과 f 오비탈은 방향성이 작기 때문에 서로 비효율적으로 겹쳐지고 부피가 작아 이 오비탈들에 홀전자를 가지는 라디칼이 이합체를 형성하는 것은 일반적으로 비자발적이다.<ref name="NCN">{{ cite book | title = Periodicity and the s- and p-Block Elements | author = N. C. Norman | year = 1997 | publisher = Oxford University Press | isbn = 0-19-855961-5 | page = 43 }}</ref>
홀전자를 가짐에도 불구하고 안정한 화학종도 존재한다. 예를 들어, [[일산화질소]] 분자가 있다. 훈트의 규칙에 따르면 이 때 홀전자의 스핀은 평행하게 배열하여 이와 같은 물질은 [[상자성]]을 띤다.
가장 안정한 홀전자는 [[란타넘족]] 원소들의 원자와 [[이온]]에서 발견된다. 완전히 채워지지 않은 이들 원소의 f 오비탈은 주변과 강하게 반응하지 않으므로 f 오비탈의 전자가 다른 물질의 전자와 쌍을 이루지 못하게 한다.
홀전자는 전자쌍과 달리 [[자기 쌍극자 모멘트]]를 가진다. 이는 전자쌍의 경우 두 전자가 반대의 스핀을 가지므로 각각의 자기 쌍극자 모멘트가 상쇄되기 때문이다. 그러므로 홀전자를 가지는 화학종은 [[자기 쌍극자]]와 같이 행동하며 [[자기장]]에 반응한다. 즉, 홀전자를 가지는 원소만이 [[상자성]], [[강자성]], [[반강자성]]을 지니게 된다.
{{토막글|화학}}
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