Elektrontilldelning

Elektrontilldelning är processen där elektroner överförs mellan atomer, molekyler eller elektroniska komponenter. Den förekommer i kemiska redoxreaktioner, i biologiska elektronöverföringskedjor samt i material- och energiteknik där elektronflöden används för att omvandla och lagra energi. En part fungerar som elektron-donator och en annan som elektronmottagare; dessa par kallas redoxpar och har redoxpotentialer som bestämmer drivkraften för överföringen.

Den kinetiska och termodynamiska aspekten av elektrontilldelning fångas ofta av Marcus teori, som kopplar överföringens hastighet till drivkraften (skillnaden i redoxpotential), antalet elektroner som överförs och den omgivande reorganisationen. Viktiga faktorer är avståndet mellan donator och mottagare, elektroniska kopplingens styrka och miljöns reorganisation (joner och molekylers omläggning vid tillfället).

Mechanismerna kan ske via tunnling genom tunnlingsbarriärer eller genom klassisk övergång där elektronen hoppar mellan närliggande orbitaler; i biomolekyler sker ofta elektronöverföringar via kofaktorer i proteinkomplex, exempelvis i fotosyntens elektrontransportkedja eller i mitokondrernas elektrontransportkedja.

Metoder för att studera elektrontilldelning inkluderar elektroanalys som cyklisk voltammetri, EPR- och UV-Vis-spektroskopi samt teoretiska beräkningar. Relevanta tillämpningar finns inom batterier, bränsleceller och elektrokatalys, liksom inom organiska och oorganiska elektroniska material och i fotosyntens elektrontransportkedja samt i mitokondriernas andningskedja.

Historia och teori kännetecknas av utvecklingen av Marcus teori, som belönades med Nobelpriset i kemi 1992. Se även redoxreaktioner och elektrokemi.