Кіріспе

Атомнан немесе молекуладан басқа атомға немесе молекулаға электрондардың ауысуы – электрондардың тасымалдануы (ЭТ) деп аталады. ЭТ – электрондардың тасымалдануына байланысты белгілі бір түрдегі тотығу-тотықсыздану реакцияларының механизмдік сипаттамасы. Электрохимиялық процестер – ЭТ реакциялары болып табылады. ЭТ реакциялары фотосинтез және тыныс алу процестері үшін маңызды және көбінесе ауыспалы металл кешендерін қамтиды. Органикалық химияда ЭТ кейбір коммерциялық полимерлеу реакцияларының бір қадамы болып табылады. Ол фоторедокс катализінің негізі болып табылады.

Ішкі сферадағы электронды трансферт

Ішкі сфералық ЭТ-де екі редокс орталығы ЭТ барысында ковалентті байланыс арқылы біріктіріледі. Бұл көпір тұрақты болуы мүмкін, онда электрондық көшіру құбылысы ішмолекулалық электрондық көшіру деп аталады. Дегенмен, көбінесе ковалентті байланыс уақытша болып келеді, ЭТ-ге дейін пайда болып, ЭТ аяқталған соң үзіледі. Мұндай жағдайларда электрондық көшіру сыртмолекулалық электрондық көшіру деп аталады. Уақытша көпірлік аралық арқылы жүретін ішкі сфералық ЭТ процесінің әйгілі мысалы – [CoCl(NH3)5]2+ ионының [Cr(H2O)6]2+ ионымен тотығу-тотықсыздануы. Бұл жағдайда хлорид лиганды – редокс серіктестерін ковалентті байланыс арқылы жалғайтын көпірлік лиганд болып табылады.

Гетерогенді электронды алмасу

Гетерогенді электрондық трансферде электрон химиялық түр мен қатты күйдегі электрод арасында өтеді. Гетерогенді электрондық трансфер теориялары электрохимия және күн батареяларын жасау салаларында қолданылады.

Векторлық электронды трансферт

Әсіресе ақуыздарда электрондық көшіру көбінесе электронның бір тотығу-тотықсыздану белсенді орталығынан екіншісіне секіруін қамтиды. Вектор ретінде қарастырылатын секіру жолы, оқшаулағыш матрицада электрондық көшіруді (ЭК) бағыттап, жеңілдетеді. Типтік тотығу-тотықсыздану орталықтары – темір-күкірт кластерлері, мысалы, 4Fe 4S ферредоксиндер. Бұл орындар көбінесе 7-10 Å арақашықтықта орналасқан, бұл жылдам сыртқы сфералық ЭК-мен үйлесімді қашықтық.

Теория

Электрондық трансферттің (ЭТ) алғашқы, жалпы қабылданған теориясын Рудольф А. Маркус сыртқы сферадағы электрондық трансферт мәселесін шешу үшін әзірледі және ол өтпелі күйлер теориясының қағидаларына негізделген. Содан кейін Маркустың электрондық трансферт теориясы Ноэль Хуш пен Маркус еңбектері арқылы ішкі сфералық электрондық трансфертті де қамтыды. Нәтижесінде пайда болған, Маркус-Хуш теориясы деп аталатын теория, содан бері электрондық трансферт тақырыбындағы көптеген талқылауларға бағыт беріп келеді. Алайда, екі теория да жартылай классикалық сипатқа ие, бірақ олар Джошуа Йортнер, Александр М. Кузнецов және басқалар Фермидің алтын ережесінен бастап, бұрынғы радиациялық емес ауысулар жөніндегі жұмыстарға сүйене отырып, толық кванттық механикалық тұрғыдан қарастырылды. Бұдан өзге, электрондық трансфертке виброникалық байланыстың әсерін ескеретін теориялар ұсынылды, атап айтқанда, PKS теориясы. Ақуыздарда ЭТ жылдамдығы байланыс құрылымдарымен анықталады: электрондар, іс жүзінде, ақуыз тізбегінің құрамына кіретін байланыстар арқылы туннельдеу арқылы өтеді.