
【化】 outer orbital mechanism
besides; in addition; not closely related; other; outer; outside; unofficial
【醫】 ec-; ecto-; exo-; extra-; xeno-
course; orbit; rail; track
【計】 orbiting laboratory
mechanism
【化】 mechanism
【醫】 mechanism
外軌機理(outer-sphere mechanism)是配位化學中描述金屬配合物反應路徑的重要概念,指電子轉移過程中配位層保持完整,反應物與中心金屬離子未發生直接軌道重疊的機理。該術語源自亨利·陶布(Henry Taube)對氧化還原反應機理的開創性研究,其核心特征包括:
軌道作用方式
反應過程中電子通過外層分子軌道(如σ或π軌道)進行轉移,配體作為"旁觀者"不參與鍵合重組。這與内軌機理(inner-sphere mechanism)形成對比,後者涉及配體橋連形成的過渡态。
典型反應特征
• 保持原有配位結構
• 速率受溶劑介電常數影響顯著
• 遵循馬庫斯電子轉移理論(Marcus theory)
公式表達為:
$$
k_{ET} = A expleft(-frac{(Delta G^circ + lambda)}{4lambda k_B T}right)
$$
其中λ為重組能,ΔG°為吉布斯自由能變化。
應用實例
普魯士藍(Fe₄[Fe(CN)₆]₃)的氧化還原過程、鉑族金屬催化反應等均涉及外軌機理,在電化學傳感器、分子電子器件中具有重要應用價值。
權威文獻可參考《Advanced Inorganic Chemistry》(Cotton & Wilkinson著)第6章,以及《Journal of the American Chemical Society》DOI:10.1021/ja01577a013對電子轉移機理的量子力學分析。
關于“外軌機理”的解釋需結合不同領域的定義,以下是兩種主要含義的梳理:
在過渡金屬配合物化學中,外軌機理指中心金屬離子與配體結合時使用外層d軌道(如nd軌道)形成配合物的機制。其特點包括:
在鐵路轉彎處,外軌指轉彎時外側軌道高于内側軌道的設計,其作用為:
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