Een ongepaard elektron is een elektron dat op zichzelf een baan van een atoom bezet, en niet als deel van een elektronenpaar. Ongepaarde elektronen zijn betrekkelijk ongewoon, omdat een entiteit die een ongepaard elektron draagt, gewoonlijk nogal reactief is. Een vorming van elektronenparen is meestal energetisch gunstig, hetzij in de vorm van een chemische binding, hetzij als een lone pair. In de organische chemie komen ongepaarde elektronen gewoonlijk slechts kort voor tijdens een reactie op een entiteit die een radicaal wordt genoemd. Zij spelen echter wel een belangrijke rol bij het verklaren van de reactieroutes.
EPR
EPR, of Electron Paramagnetic Resonance, is een spectroscopische techniek waarmee soorten met ongepaarde elektronen kunnen worden gedetecteerd. Het wordt ook ESR (Electron Spin Resonance) genoemd. Ongepaarde elektronen omvatten vrije radicalen, veel overgangsmetaalionen en defecten in materialen.
Vrije Radicaal
Een radicaal is een atoom, molecuul of ion dat ongepaarde valentie-elektronen of een open elektronenschil heeft, en daarom kan worden gezien alsof het een of meer “bungelende” covalente bindingen heeft.
Deze “bungelende” bindingen maken vrije radicalen, op enkele uitzonderingen na, zeer chemisch reactief ten opzichte van andere stoffen, of zelfs ten opzichte van zichzelf. Deze moleculen zullen vaak spontaan dimeren of polymeriseren als ze met elkaar in contact komen. De meeste radicalen zijn alleen redelijk stabiel bij zeer lage concentraties in inerte media of in een vacuüm.
Paramagnetisme
Paramagnetisme is een vorm van magnetisme waarbij bepaalde materialen worden aangetrokken door een extern aangebracht magnetisch veld.
Paramagnetische eigenschappen zijn het gevolg van de aanwezigheid van enkele ongepaarde elektronen, en van de herschikking van de elektronenbanen veroorzaakt door het externe magnetische veld. Paramagnetische materialen zijn onder meer magnesium, molybdeen, lithium en tantaal.
De meest stabiele voorbeelden van ongepaarde elektronen worden gevonden op de atomen en ionen van lanthaniden. De onvolledige f-schil van deze entiteiten heeft geen zeer sterke wisselwerking met de omgeving waarin zij zich bevinden en dit voorkomt dat zij worden gepaard. Het ion met het grootste aantal ongepaarde elektronen is Gd3+ (Gadolinium) met zeven ongepaarde elektronen.