Докторант
  1. Неорганическая химия  1.1. Координационная химия  1.1.1. Теория поля лигандов  1.1.2. Теория кристаллического поля  1.1.3. Теория молекулярных орбиталей для координационных соединений  1.1.4. Устойчивость координационных соединений  1.1.5. Электронные спектры координационных соединений  1.1.6. Изомерия в координационных соединениях  1.1.7. Кинетика и механизм координационных реакций  1.2. Органометаллическая химия  1.2.1. Металлокарбонилы  1.2.2. Металлические алкилы и арилы  1.2.3. Карбены Фишера и Шрока  1.2.4. Оксидативное присоединение и восстановительное элиминирование  1.2.5. Металлические гидриды  1.2.6. Катализ с помощью металлоорганических соединений  1.2.7. Металлоцены и сэндвич-комплексы  1.2.8. Активация CH  1.3. Химия твердых тел  1.3.1. Кристаллические структуры и решетки  1.3.2. Теория зон и электрические свойства  1.3.3. Дефекты в кристалле  1.3.4. Синтез твердых материалов  1.3.5. Магнитные и оптические свойства твердых тел  1.3.6. Сверхпроводимость  1.3.7. Ионика твердого состояния  1.4. Био-неорганическая химия  1.4.1. Металлопротеины и ферменты  1.4.2. Транспорт и хранение ионов металлов  1.4.3. Роль металлов в медицине  1.4.4. Катализ, вдохновленный биологией  1.4.5. Взаимодействия металлов с ДНК  1.4.6. Metal Complexes in Medical Science  1.5. Лантаноиды и актиноиды  1.5.1. Электронная конфигурация и степени окисления в лантаноидах и актиноидах  1.5.2. Спектральные и магнитные свойства в лантанидах и актиноидах  1.5.3. Разделение и извлечение лантаноидов и актинойдов  1.5.4. Координационная химия элементов f-блока  1.6. Химия главной группы  1.6.1. Химия соединений бора  1.6.2. Химия соединений кремния и германия  1.6.3. Химия соединений фосфора и серы  1.6.4. Органосиликатная химия  1.6.5. Химия инертных газов
  2. Органическая химия  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Реакции нуклеофильного замещения  2.1.2. Электрофильные реакции присоединения и замещения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перегруппировки  2.1.5. Радикальные реакции  2.1.6. Перициклические реакции  2.1.7. Фотохимические реакции  2.2. Стереохимия  2.2.1. Хиральность и оптическая активность  2.2.2. Структурный анализ  2.2.3. Стереоэлектронные эффекты  2.2.4. Асимметричный синтез  2.2.5. Динамическая стереохимия  2.3. Органометаллическая химия в органическом синтезе  2.3.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.3.2. Реакции сопряжения, катализируемые переходными металлами  2.3.3. Реакции, катализируемые палладием  2.3.4. Олефиновый метатезис  2.3.5. Катализ золота и серебра  2.4. Химия природных продуктов  2.4.1. Алкалоиды и терпеноида  2.4.2. Стероиды и флавоноиды  2.4.3. Полный синтез природных соединений  2.4.4. Биосинтез природных продуктов  2.5. Супрамолекулярная химия  2.5.1. Химия "хозяин-гость"  2.5.2. Самосборка и молекулярное распознавание  2.5.3. Супрамолекулярный катализа  2.5.4. Молекулярные машины
  3. Физическая химия  3.1. Термодинамика  3.1.1. Законы термодинамики  3.1.2. Химический потенциал и равновесие  3.1.3. Статистическая термодинамика  3.1.4. Неравновесная термодинамика  3.2. Квантовая химия  3.2.1. Уравнение Шрёдингера и его применения  3.2.2. Теория молекулярных орбиталей  3.2.3. Теория функционала плотности  3.2.4. Методы пост-Хартри–Фока  3.3. Химическая кинетика  3.3.1. Теория скорости реакции  3.3.2. Механизм и законы скорости  3.3.3. Катализ и кинетика ферментов  3.3.4. Динамика реакций  3.4. Спектроскопия и молекулярная структура  3.4.1. Инфракрасная спектроскопия  3.4.2. УФ-видимая спектроскопия  3.4.3. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  3.4.4. Масс-спектрометрия  3.4.5. Раманская спектроскопия  3.5. Поверхностная и коллоидная химия  3.5.1. Адсорбция и катализм  3.5.2. ПАВ и мицеллы  3.5.3. Коллоидная стабильность  3.5.4. Наноматериалы и интерфейсы
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Thin Layer Chromatography  4.1.4. Ионная хроматография  4.2. Электроаналитические методы  4.2.1. Вольтамметрия и Полярография  4.2.2. Кондуктометрия и потенциометрия  4.2.3. Кулонометрия  4.3. Спектроскопические методы  4.3.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.3.2. Флуоресцентная спектроскопия  4.3.3. Рентгеновская дифракция  4.3.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса  4.4. Хемометрика  4.4.1. Обработка данных и статистические методы  4.4.2. Мультдисциплинарный анализ  4.4.3. Машинное обучение в аналитической химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярное динамическое моделирование  5.2. Методы квантовой химии  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.4. Машинное обучение в химии  5.5. Аб иницио молекулярная динамика
  6. Биофизика и медицинская химия  6.1. Открытие и разработка лекарств  6.2. Кинетика ферментов и ингибирование  6.3. Подход к химической биологии  6.4. Взаимодействия белок-лиганд  6.5. Биоортогональная химия
  7. Химия материалов  7.1. Химия полимеров  7.1.1. Механизм полимеризации  7.1.2. Функциональные полимеры  7.1.3. Биоразлагаемые полимеры  7.1.4. Проводящие и полупроводниковые полимеры  7.2. Нанохимия  7.2.1. Наночастицы и наноструктуры  7.2.2. Наноматериалы на основе углерода  7.2.3. Квантовые точки  7.3. Энергетическая и экологическая химия  7.3.1. Battery and Fuel Cell Chemistry  7.3.2. Зеленая химия и устойчивые материалы  7.3.3. Фотокатализ

Докторант → Неорганическая химия → Координационная химия ↓


Кинетика и механизм координационных реакций


Координационная химия занимается изучением соединений, в которых центральный ион металла связан с группой молекул или ионов, известных как лиганды. Изучение кинетики и механизмов реакций, включающих эти соединения, дает представление о стабильности, реакционной способности и превращениях координационных комплексов в неорганической химии.

Введение

Координационные соединения играют важную роль в различных химических процессах, как биологических, так и промышленных. Понимание их кинетики и механизмов важно для предсказания скоростей реакции и путей следования, что влияет на проектирование катализаторов, разработку лекарств и синтез материалов.

Координационные комплексы

Координационные комплексы обычно состоят из ионов металлов, таких как кобальт, никель или платина, окруженных лигандами. Лиганды могут быть ионами, такими как хлорид (Cl -), молекулами, такими как вода (H 2 O), или более сложными органическими соединениями.

[Co(NH 3) 6]Cl 3

В приведенном выше примере кобальт окружен шестью молекулами аммиака, а хлорид-ион сбалансирует общий заряд.

Ключевые концепции

1. Кинетика реакции

Кинетика включает изучение скорости реакции. Для координационных реакций скорость может значительно варьироваться. Некоторые реакции почти мгновенные, в то время как другие могут занимать несколько дней для завершения.

Законы скорости

Скорость координационной реакции может быть выражена законом скорости, который показывает зависимость между скоростью реакции и концентрацией реагентов.

Скорость = k [Реагент А]^m [Реагент В]^n

Здесь k - константа скорости, а m и n - экспериментально определенные порядки реакции.

2. Механизм реакции

Механизм реакции описывает пошаговую последовательность элементарных шагов, вовлеченных в реакцию. В координационной химии механизмы могут включать прямой обмен лигандами, процессы окислительно-восстановительные или более сложные пути.

Типы механизмов

  • Механизм замещения
  • Механизм передачи электронов
  • Фотохимические процессы

3. Обратная связь

Субституция лиганда

Это включает замену одного лиганда в комплексе на другой. Это может происходить по диссоциативному, ассоциативному или обменному механизмам.

Диссоциативный механизм (D)

Это включает в себя потерю лиганда перед тем, как новый лиганд может связаться. Это часто встречается, когда комплекс становится более стабильным после потери лиганда.

ml 5 l' Потеря L' ML 5 Добавление L ml 5 l

Ассоциативный механизм (A)

Здесь новый лиганд связывается прежде, чем существующий лиганд освободится. Это часто происходит, когда лиганды малы и металл может временно принимать большую координацию.

ML 5 Добавление L ml 5 l Потеря L' ml 5 l'

Обменный механизм (I)

Обмен включает в себя одновременную разрыв и образование связей без каких-либо определенных интермедиатов.

ml 5 l' Переходное состояние ml 5 l

Факторы, влияющие на скорость реакции

Несколько факторов влияют на то, как быстро протекает координационная реакция:

  • Природа иона металла: Разные металлы имеют различные способности захватывать или высвобождать лиганды в зависимости от их электронной конфигурации и степени окисления.
  • Природа лиганда: Некоторые лиганды легче отдают электроны, делая комплекс стабильным, в то время как другие легче вытесняются.
  • Стерические эффекты: Большие лиганды могут блокировать потенциальные реакционные центры, препятствуя связыванию новых лигандов.
  • Эффекты растворителя: Полярность и температура растворителя могут влиять на пути реакции и скорости.

Экспериментальные техники

Для изучения механизмов и динамики используются ряд экспериментальных методов:

1. Спектроскопические методы

Такие техники, как УФ-видимая спектрофотометрия и ЯМР-спектроскопия помогают отслеживать обмен лигандами и изменения в состоянии окисления:

Спектроскопия в УФ-диапазоне

Полезна для отслеживания изменений в металло-лигандных связях по мере превращения реагентов в продукты:

[ML 6] n+ + L' → [ML 5 L'] (n-1)+

2. Кинетические измерения

Определение скорости реакции включает измерение концентраций реагентов/продуктов в течение времени:

Техника остановки потока

Быстро смешивает реагенты, мгновенно измеряя скорость реакции:

R1 R2 Смеситель Продукты

3. Вычислительные методы

Программные инструменты предсказывают пути и энергии, связанные с механизмами реакции:

Применение и значимость

Понимание кинетики и механизмов важно для проектирования эффективных катализаторов и понимания природных и искусственных процессов:

Катализ

Катализаторы ускоряют реакции, не расходуясь; знание механизма помогает в разработке катализаторов для промышленных процессов.

Медицинская химия

Проектирование лекарств часто включает металло-соединения; понимание их реакционной способности помогает создавать эффективные терапии.

Цисплатин [(NH 3) 2 PtCl 2]

Цисплатин - противораковый препарат на основе платины, который ингибирует деление клеток, связываясь с ДНК.

Заключение

Кинетика и механизмы координационных реакций сложны, они включают множество путей и факторов. Дальнейшие исследования продолжают раскрывать их тайны, делая возможным прогресс в различных научных областях.


Докторант → 1.1.7


U
username
0%
завершено в Докторант

← Предыдущий (1.1.6)
Изомерия в координационных соединениях
Следующий (1.2) →
Органометаллическая химия

Комментарии 



Кинетика и механизм координационных реакций

https://www.chemistryelite.com/phd/1.1.7?ceal=ru