Electron transfer (ET) occurs when

Electron transfer (ET) occurs when an electron moves from an atom or a chemical species (e.g. a molecule) to another atom or chemical species. ET is a mechanistic description of the thermodynamic concept of redox, wherein the oxidation states of both reaction partners change.
Numerous biological processes involve ET reactions. These processes include oxygen binding, photosynthesis, respiration, and detoxification. Additionally, the process of energy transfer can be formalized as a two-electron exchange (two concurrent ET events in opposite directions) in case of small distances between the transferring molecules. ET reactions commonly involve transition metal complexes,[1][2] but there are now many examples of ET in organic chemistry.
Classes of electron transfer[edit]
There are several classes of electron transfer, defined by the state of the two redox centers and their connectivity
Inner-sphere electron transfer[edit]
Main article: Inner-sphere electron transfer
In inner-sphere ET, the two redox centers are covalently linked during the ET. This bridge can be permanent, in which case the electron transfer event is termed intramolecular electron transfer. More commonly, however, the covalent linkage is transitory, forming just prior to the ET and then disconnecting following the ET event. In such cases, the electron transfer is termed intermolecular electron transfer. A famous example of an inner sphere ET process that proceeds via a transitory bridged intermediate is the reduction of [CoCl(NH3)5]2+ by [Cr(H2O)6]2+. In this case the chloride ligand is the bridging ligand that covalently connects the redox partners.
Outer-sphere electron transfer[edit]
Main article: Outer-sphere electron transfer
In outer-sphere ET reactions, the participating redox centers are not linked via any bridge during the ET event. Instead, the electron "hops" through space from the reducing center to the acceptor. Outer sphere electron transfer can occur between different chemical species or between identical chemical species that differ only in their oxidation state. The later process is termed self-exchange. As an example, self-exchange describes the degenerate reaction between permanganate and its one-electron reduced relative manganate:
[MnO4]- + [Mn*O4]2- → [MnO4]2- + [Mn*O4]-
In general, if electron transfer is faster than ligand substitution, the reaction will follow the outer-sphere electron transfer.
Often occurs when one/both reactants are inert or if there is no suitable bridging ligand.
A key concept of Marcus theory is that the rates of such self-exchange reactions are mathematically related to the rates of "cross reactions". Cross reactions entail partners that differ by more than their oxidation states. One example (of many thousands) is the reduction of permanganate by iodide to form iodine and, again, manganate.
Five steps of an outer sphere reaction[edit]
• 1. reactants diffuse together out of their solvent shells => precursor complex (requires work =wr)
• 2. changing bond lengths, reorganize solvent => activated complex
• 3. Electron transfer
• 4. Relaxation of bond lengths, solvent molecules => successor complex
• 5. Diffusion of products (requires work=wp)
Heterogeneous electron transfer[edit]
Main article: Heterogeneous electron transfer
In heterogeneous electron transfer, an electron moves between a chemical species and a solid-state electrode. Theories addressing heterogeneous electron transfer have applications in electrochemistry and the design of solar cells.
Theory[edit]
The first generally accepted theory of ET was developed by Rudolph A. Marcus to address outer-sphere electron transfer and was based on a transition-state theory approach. The Marcus theory of electron transfer was then extended to include inner-sphere electron transfer by Noel Hush and Marcus. The resultant theory, called Marcus-Hush theory, has guided most discussions of electron transfer ever since. Both theories are, however, semiclassical in nature, although they have been extended to fully quantum mechanical treatments by Joshua Jortner, Alexender M. Kuznetsov, and others proceeding from Fermi's Golden Rule and following earlier work in non-radiative transitions. Furthermore, theories have been put forward to take into account the effects of vibronic coupling on electron transfer; in particular, the PKS theory of electron transfer.[3]
Before 1991, ET in metalloproteins was thought to affect primarily the diffuse, averaged properties of the non-metal atoms forming an insulated barrier between the metals, but Beratan, Betts and Onuchic [4] subsequently showed that the ET rates are governed by the bond structures of the proteins -- that the electrons, in effect, tunnel through the bonds comprising the chain structure of the proteins.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

อิเลคตรอนถ่ายโอน (ET) เกิดขึ้นเมื่อมีการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนจากอะตอมหรือสารเคมีสายพันธุ์ (เช่นโมเลกุล) เพื่ออะตอมอื่นหรือสารเคมีชนิด ET เป็นคำอธิบายกลไกของแนวคิดทางอุณหพลศาสตร์ของรีดอกซ์ขัดแย้งออกซิเดชันฯ ของทั้งสองคู่ค้าปฏิกิริยาเปลี่ยน.
กระบวนการทางชีวภาพจำนวนมากเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา ET กระบวนการเหล่านี้รวมถึงออกซิเจนผูกพันสังเคราะห์แสงการหายใจและการล้างพิษ นอกจากนี้กระบวนการของการถ่ายโอนพลังงานที่สามารถกรงเล็บเป็นสองแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน (ET สองเหตุการณ์เกิดขึ้นพร้อมกันในทิศทางตรงข้าม) ในกรณีของระยะทางที่เล็ก ๆ ระหว่างโมเลกุลของการถ่ายโอน ปฏิกิริยา ET ทั่วไปเกี่ยวข้องกับคอมเพล็กซ์โลหะทรานซิ [1] [2] แต่ตอนนี้มีหลายตัวอย่างของ ET เคมีอินทรีย์.
ชั้นของการถ่ายโอนอิเล็กตรอน [แก้ไข]
มีหลายชั้นเรียนของการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่กำหนดโดยรัฐของทั้งสองศูนย์อกซ์ที่มี และการเชื่อมต่อของพวกเขา
ถ่ายโอนภายในทรงกลมอิเล็กตรอน [แก้ไข]
บทความหลัก: การถ่ายโอนอิเล็กตรอนภายในทรงกลม
ในภายในทรงกลม ET, สองศูนย์อกซ์มีการเชื่อมโยงระหว่าง covalently ET สะพานนี้สามารถถาวรซึ่งในกรณีเหตุการณ์การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจะเรียกว่าการถ่ายโอนอิเล็กตรอนภายในโมเลกุล มากกว่าปกติ แต่การเชื่อมโยงโควาเลนต์คือชั่วคราวไว้ แต่ก่อนที่จะ ET แล้วตัดการเชื่อมต่อดังต่อไปนี้เหตุการณ์ ET ในกรณีเช่นนี้การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจะเรียกว่าการถ่ายโอนอิเล็กตรอนโมเลกุล ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงของทรงกลมภายในกระบวนการ ET ที่ดำเนินการผ่านทางสะพานชั่วคราวกลางคือการลดลงของ [CoCl (NH3) 5] 2+ โดย [Cr (H2O) 6] 2+ ในกรณีนี้แกนด์คลอไรด์เป็นแกนด์แก้ที่ covalently เชื่อมต่อพันธมิตรรีดอกซ์.
บริการรถรับส่งนอกวงอิเล็กตรอน [แก้ไข]
บทความหลัก: การถ่ายโอนอิเล็กตรอนนอกวง
ใน Outer ทรงกลมปฏิกิริยา ET, ศูนย์อกซ์ที่เข้าร่วมโครงการจะไม่เชื่อมโยงผ่านสะพานใด ๆ ในช่วงเหตุการณ์ ET แต่อิเล็กตรอน "กระโดด" ผ่านพื้นที่จากศูนย์ลดเพื่อผู้ยอมรับ การถ่ายโอนอิเล็กตรอนทรงกลมด้านนอกสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างสารเคมีชนิดที่แตกต่างกันหรือระหว่างสารเคมีชนิดที่แตกต่างที่เหมือนกันเพียง แต่ในสถานะออกซิเดชันของพวกเขา ขั้นตอนต่อมาจะเรียกว่าการแลกเปลี่ยนตัวเอง ตัวอย่างเช่นการแลกเปลี่ยนด้วยตนเองอธิบายปฏิกิริยาระหว่างแมงเลวและเป็นหนึ่งอิเล็กตรอนลดลง manganate ญาติของ:
[MnO4] - + [Mn * O4] 2- → [MnO4] 2- + [Mn * O4] -
โดยทั่วไป ถ้าการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจะเร็วกว่าแกนด์เปลี่ยนตัวปฏิกิริยาจะเป็นไปตามการถ่ายโอนอิเล็กตรอนนอกทรงกลม.
มักจะเกิดขึ้นเมื่อหนึ่ง / ทั้งสารตั้งต้นเฉื่อยหรือถ้าไม่มีแกนด์แก้ที่เหมาะสม.
แนวคิดที่สำคัญของทฤษฎีมาร์คัสคือการที่อัตราดังกล่าว ปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนตนเองมีความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์กับอัตราของ "ปฏิกิริยาข้ามที่" ปฏิกิริยาข้ามนำมาซึ่งคู่ค้าที่แตกต่างกันโดยมากกว่ารัฐออกซิเดชันของพวกเขา ตัวอย่างหนึ่ง (จากหลายพันคน) คือการลดลงของด่างทับทิมโดยไอโอไดด์ในรูปแบบไอโอดีนและอีกครั้ง manganate.
ห้าขั้นตอนของปฏิกิริยาทรงกลมนอก [แก้ไข]
• 1. สารตั้งต้นกระจายร่วมกันออกมาจากเปลือกหอยตัวทำละลายของพวกเขา => สารตั้งต้นที่ซับซ้อน (ต้อง การทำงาน = WR)
• 2. การเปลี่ยนแปลงพันธบัตรยาวจัดระเบียบตัวทำละลาย => เปิดใช้งานที่ซับซ้อน
• 3. อิเลคตรอนถ่ายโอน
• 4. ผ่อนคลายความยาวพันธะโมเลกุลตัวทำละลาย => ทายาทที่ซับซ้อน
• 5. การแพร่กระจายของผลิตภัณฑ์ (ต้องทำงาน = WP)
อิเล็กตรอนต่างกัน โอน [แก้ไข]
บทความหลัก: การถ่ายโอนอิเล็กตรอนต่างกัน
ในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่แตกต่างกันการย้ายอิเล็กตรอนระหว่างสารเคมีชนิดและขั้วไฟฟ้าของรัฐที่มั่นคง ทฤษฎีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่อยู่ที่แตกต่างกันมีการใช้งานในการไฟฟ้าและการออกแบบของเซลล์แสงอาทิตย์.
ทฤษฎี [แก้ไข]
ครั้งแรกทฤษฎีที่ยอมรับโดยทั่วไปของ ET รับการพัฒนาโดยรูดอล์ฟเอมาร์คัสเพื่อรับมือกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนนอกทรงกลมและอยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีการเปลี่ยนแปลงของรัฐ เข้าใกล้ ทฤษฎีมาร์คัสของการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่ยื่นออกไปแล้วรวมถึงการโอนอิเล็กตรอนภายในวงประสานเสียง Hush และมาร์คัส ทฤษฎีผลที่เรียกว่าทฤษฎีมาร์คัสสุดยอด, มีแนวทางการอภิปรายมากที่สุดของการถ่ายโอนอิเล็กตรอนนับตั้งแต่ ทั้งสองทฤษฎีมี แต่ semiclassical ในธรรมชาติแม้ว่าพวกเขาจะได้รับการขยายการรักษาอย่างเต็มที่เพื่อควอนตัมกลโดยโจชัว Jortner, ALEXENDER เอ็มคัซและอื่น ๆ ดำเนินการจากการปกครองของโกลเด้นแฟร์และต่อไปนี้การทำงานก่อนหน้านี้ในการเปลี่ยนไม่ใช่รังสี นอกจากนี้ทฤษฎีที่ได้รับการหยิบยกจะต้องคำนึงถึงผลกระทบของการมีเพศสัมพันธ์ vibronic ในการโอนอิเล็กตรอน; โดยเฉพาะในทฤษฎี PKS ของการถ่ายโอนอิเล็กตรอน. [3]
ก่อนปี 1991 ET ใน metalloproteins กำลังคิดว่าจะส่งผลกระทบต่อส่วนใหญ่กระจายเฉลี่ยคุณสมบัติของอะตอมที่ไม่ได้ขึ้นรูปโลหะอุปสรรคฉนวนระหว่างโลหะ แต่ Beratan เบตต์และ Onuchic [ 4] ต่อมาแสดงให้เห็นว่าอัตราการ ET ถูกควบคุมโดยโครงสร้างพันธบัตรของโปรตีน - ที่อิเล็กตรอนในผลผ่านอุโมงค์พันธบัตรประกอบด้วยโครงสร้างห่วงโซ่ของโปรตีน