전자 전달

Electron transfer
OIL RIG 니모닉을[1] 사용한 나트륨과 염소 간의 환원-산화 반응의 예

전자전달(ET)은 전자가 원자 또는 분자에서 다른 화학 물질로 이동할 때 발생합니다.ET는 [2]전자의 전달과 관련된 특정 종류의 산화환원 반응에 대한 기계적 기술입니다.

전기화학적 과정은 ET 반응이다.ET 반응은 광합성 및 호흡과 관련이 있다.ET 반응은 일반적으로 전이 금속 [3][4]착체를 포함하며, 유기 화학에서 ET는 일부 상업적 중합 반응의 한 단계입니다.광촉매의 기초가 된다.

전자 전달의 종류

내부 구 전자 전달

주요 기사:내부 구 전자 전달

내부구 ET에서는 ET 중에 2개의 레독스 중심이 공유로 연결되어 있다.이 브릿지는 영구적일 수 있으며, 이 경우 전자 전달 현상을 분자 내 전자 전달이라고 합니다.그러나 더 일반적으로 공유 결합은 ET 직전에 형성되고 ET 이벤트 이후에 분리되는 일시적인 것입니다.이러한 경우, 전자 전달을 분자간 전자 전달이라고 한다.과도 브리지 중간체를 통해 진행되는 내부 구 ET 프로세스의 유명한 예는 [Cr(HO2)]62+에 의한 [CoCl(NH3)]52+의 감소입니다.이 경우 염화배위자는 레독스 파트너를 공유결합하는 브리지배위자이다.

외구 전자 전달

주요 기사:외구 전자 전달

외부 구 ET 반응에서 참여하는 산화환원 중심은 ET 이벤트 중에 브릿지를 통해 연결되지 않습니다.대신, 전자는 환원 중심에서 수용체로 공간을 "홉"합니다.외부 구체의 전자 전달은 다른 화학 종 간 또는 산화 상태만 다른 동일한 화학 종 간에 발생할 수 있습니다.후자의 과정을 자기 교환이라고 한다.예를 들어, 자기 교환은 과망간산염과 그 1전자 환원 상대 망간산염 사이의 퇴화 반응을 설명한다.

[MnO4]− + [Mn*O4]2− → [MnO4]2− + [Mn*O4]−

일반적으로 리간드 치환보다 전자 전달이 빠르면 반응은 외구 전자 전달을 따른다.

한쪽 반응물이 불활성이거나 적절한 브리징 배위자가 없을 때 자주 발생한다.

마르쿠스 이론의 핵심 개념은 그러한 자기 교환 반응의 속도가 수학적으로 "교차 반응"의 속도와 관련이 있다는 것이다.교차 반응에는 산화 상태보다 더 큰 차이를 보이는 파트너가 수반됩니다.(수천 개 중) 하나의 예는 요오드화물에 의한 과망간산염의 환원이다.

외구 반응의 5단계

  • 1. 반응물이 용제껍질 => 전구체 복합체(융제작업 =wr)에서 함께 확산되어 "융제복합체"를 형성한다.
  • 2. 결합길이 변경, 용매 재구성 => 활성착체
  • 3. 전자전달
  • 4. 결합길이 완화, 용매분자 => 후계복합체
  • 5.제품의 보급(일부 작업=wp)

이종 전자 전달

이종전자전달에서 전자는 화학종과 고체전극 사이를 이동한다.이종 전자 전달을 다루는 이론은 전기 화학과 태양 전지의 설계에 응용된다.

벡터 전자 전달

특히 단백질에서, 전자 전달은 종종 한 산화환원 활성 중심에서 다른 중심으로의 전자의 호핑을 포함한다.호핑[disambiguation needed] 경로는 벡터로 간주되며 절연 매트릭스 내에서 ET를 유도하고 촉진합니다.대표적인 산화환원 중심은 철-황 클러스터, 예를 들어 4Fe-4S 페레독신이다.이러한 사이트는 종종 7-10Ω씩 떨어져 있는데, 이는 빠른 외부 구 ET와 호환되는 거리입니다.

이론.

일반적으로 받아들여진 ET의 첫 번째 이론은 루돌프 A에 의해 개발되었다. Marcus는 외부 구 전자 전달을 다루었으며 전이 상태 이론 접근법에 기초했습니다.마르쿠스 이론은 노엘 허쉬와 마르쿠스에 의해 내부 구 전자 전달을 포함하도록 확장되었다.Marcus-Hush 이론이라고 불리는 결과 이론은 그 이후로 전자 전달에 대한 대부분의 논의를 이끌어 왔다.그러나 두 이론은 조슈아 조르트너, 알렉산더 M. 쿠즈넷소프, 그리고 페르미의 황금률에서 진행되어 비방사성 천이에서의 초기 연구에 이은 다른 사람들에 의해 완전히 양자역학적 처리로 확장되었지만 본질적으로 반고전적이다.또한, 전자 전달에 대한 바이브로닉 커플링의 영향을 고려하기 위한 이론이 제시되었습니다. 특히 전자 [5]전달에 대한 PKS 이론입니다.단백질에서 ET 속도는 결합 구조에 의해 제어된다: 사실상 전자는 [6]단백질의 사슬 구조를 구성하는 결합을 통해 터널링된다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Metals". Bitesize. BBC.
  2. ^ Piechota, Eric J.; Meyer, Gerald J. (2019). "Introduction to Electron Transfer: Theoretical Foundations and Pedagogical Examples". Journal of Chemical Education. 96 (11): 2450–2466. Bibcode:2019JChEd..96.2450P. doi:10.1021/acs.jchemed.9b00489. S2CID 208754569.
  3. ^ 노스캐롤라이나주 그린우드, 언쇼(1997년(1997년)원소 화학 (제2판)옥스퍼드:버터워스 하이네만ISBN 0-7506-3365-4.
  4. ^ 홀리먼, A.F.; 위버그, E. (2001)무기화학.샌디에이고:학술용 프레스ISBN 0-12-352651-5.
  5. ^ 수잔 B.피에포, 엘마스 R. 크라우즈, P. N. 섀츠, J. Am.Chem. Soc., 1978, 100 (10), 페이지 2996–3005; 혼합가 흡수 프로파일 계산을 위한 진동 결합 모델; doi:10.1021/ja00478a011; 발행일:1978년 5월
  6. ^ Beratan DN, Betts JN, Onuchic JN, Science 1991년 5월 31일: Vol. 252 No. 5010 페이지 1285-1288; 가교 2차 및 3차 구조에 의해 설정된 단백질 전자 전달 속도; doi: 10.1126/science.16523