9-5-2-2内界反应机理

1)内界反应机理必备条件:

    A、两种反应物之一(通常是氧化剂)必须带有桥连配体(具有两对以上孤对电子);

    B、反应物之一(通常是还原剂)是取代反应活性的。

2)基元步骤:

1)前躯配合物的形成:M—LOx+Y—Lˊ(Red) M—LY+ Lˊ

2)前躯配合物的活化及电子转移:(M—LY-ML—Y+

 电子转移机理:

    A、化学机理:桥基配体得到电子成为自由基阴离子,随后电子再进入氧化剂的金属离子。

    B、隧道机理:量子力学隧道效应。

3)前躯配合物解离为产物:

-ML—Y++ Z [M—Z]-+[L—Y]+

  在反应中,桥基配体的转移经常发生,但也有例外。如:

[IrCl6]2- + [Cr(H2O)6]2+ [IrCl6]3- + [Cr(H2O)6]3+              Cl-不转移

3)内界机理的实验依据

   A、中间产物的分离:

[Fe(CN)6]3-—[Co(CN)5(H2O)]3-反应体系中分离出Ba3[(CN)5Fe-CN-Co(CN)5]

   B、在含有36Cl-示踪同位素的水溶液中进行如下反应: 

[Co(NH3)5Cl]2+ + [Cr(H2O)6]2+ +5 H3+O [Co(H2O)6]2+ + [Cr(H2O)5Cl]2+ + 5NH4+

[Co(NH3)5Cl]2+[Cr(H2O)6]2+配合物发生反应产生的[Cr(H2O)5Cl]2+配离子中没有发现36Cl-的存在,从而证明Cl是由[Co(NH3)5Cl]2+转移到Cr(III)的配离子上,而水溶液中的Cl-未参与反应。

因此提出如下机理

[Co(NH3)5Cl]2+ + [Cr(H2O)6]2+     [(NH3)5CoIII—Cl—CrII(H2O)5]4+  

      

[(NH3)5CoII—Cl—CrIII(H2O)5]4+     [Cr(H2O)5Cl]2+ + [Co(NH3)5(H2O)]2+

 

[Co(NH3)5(H2O)]2+ +5 H3+  [Co(H2O)6]2++ 5NH4+

 

  C、反应:

[Co(NH3)6]3+ + [Cr(H2O)6]2+ + 6 H3+   [Co(H2O)6]2+ + [Cr(H2O)6]3+ + 6NH4+

的二级速率常数为k=10-3 l·mol-1·S-1, 较慢。其原因是NH3不能形成桥基,氧化还原反应主要是外界反应机理,而两个配合物的结构和电子构型又相差较大,因此速率很小。

而在B中的反应:                               

[Co(NH3)5Cl]2++[Cr(H2O)6]2+ +5 H3+O[Co(H2O)6]2++[Cr(H2O)5Cl]2++5NH3

由于配合物中引入了桥基配体Cl-,因此速率大大增加。

二级速率常数k=6×105 l·mol-1·s-1。两个反应速率常数相差108倍。这是由于后者形成[(H3N)5Co—Cl—Cr(H2O)5]4+桥式配合物。

活性且有桥连配体,一般是内界机理;惰性且无桥连配体,则是外界机理。

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