A párosítatlan elektron olyan elektron, amely nem egy elektronpár részeként, hanem önmagában foglalja el egy atom egyik pályáját. A párosítatlan elektronok viszonylag ritkák, mivel a párosítatlan elektront hordozó entitás általában meglehetősen reaktív. Az elektronpár kialakulása általában energetikailag kedvező, akár kémiai kötés formájában, akár magányos párként. A szerves kémiában párosítatlan elektronok jellemzően csak rövid ideig fordulnak elő egy reakció során egy gyöknek nevezett entitáson. A reakcióutak magyarázatában azonban fontos szerepet játszanak.
EPR
Az EPR, vagyis az elektronparamágneses rezonancia olyan spektroszkópiai technika, amely a párosítatlan elektronokkal rendelkező fajokat detektálja. Más néven ESR-nek (Electron Spin Resonance) is nevezik. A párosítatlan elektronok közé tartoznak a szabad gyökök, számos átmeneti fémion és az anyagok hibái.
Szabad gyök
A gyök olyan atom, molekula vagy ion, amely párosítatlan valenciaelektronokkal vagy nyitott elektronhéjjal rendelkezik, és ezért egy vagy több “lógó” kovalens kötéssel rendelkezőnek tekinthető.
Ezek a “lógó” kötések – néhány kivételtől eltekintve – a szabad gyököket kémiailag nagyon reaktívvá teszik más anyagokkal, vagy akár önmagukkal szemben is. Ezek a molekulák gyakran spontán dimerizálódnak vagy polimerizálódnak, ha egymással érintkeznek. A legtöbb gyök csak nagyon alacsony koncentrációban, inert közegben vagy vákuumban eléggé stabil.
Paramágnesesség
A paramágnesesség a mágnesesség egy olyan formája, amikor bizonyos anyagokat külsőleg alkalmazott mágneses tér vonz.
A paramágneses tulajdonságok néhány párosítatlan elektron jelenlétéből és a külső mágneses tér által okozott elektronpályák átrendeződéséből adódnak. Paramágneses anyagok közé tartozik a magnézium, a molibdén, a lítium és a tantál.
A párosítatlan elektronok legstabilabb példái a lantanidák atomjain és ionjain találhatók. Ezeknek az entitásoknak a hiányos f-héja nem lép túl erős kölcsönhatásba a környezetükkel, és ez megakadályozza, hogy párosodjanak. A legnagyobb számú párosítatlan elektronnal rendelkező ion a Gd3+ (gadolínium) hét párosítatlan elektronnal.