Fotochemický a elektrochemický přenos elektronu - MC240P43

• Anglický název: Photochemical and Electrochemical Transfer of Electron
• Český název: Fotochemický a elektrochemický přenos elektronu
• Zajišťuje: Katedra anorganické chemie (31-240)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2021
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: zrušen
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: prof. RNDr. Antonín Vlček, CSc.

Anotace

čeština

Poslední úprava: AGNEMEC (24.04.2002)

Reakce přenosu elektronu umožňují chemickou přeměnu a využití energie a informace v molekulárních systémech a mohou vést i k aktivaci chemických vazeb. Přenos elektronu se uplatňuje např. ve fotosyntéze, dýchání, v činnosti redox-enzymů, ve fotovoltaických solárních článcích, jsou na něm založeny chemické senzory a, nově, i molekulární elektronika. Pochopení mechanismu přenosu elektronu poskytuje sjednocující pohled na řadu chemických, biochemických i spektroskopických jevů a umožňuje racionální design nových funkčních molekulárních materiálů a procesů. Zároveň se jedná o otevřenou a velmi aktivní oblast výzkumu.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (11.01.2012)

Electron transfer is a fundamental process that enables chemical conversion and utilization of energy and information. Moreover, it can activate chemical bonds. Electron-transfer steps are crucial in photosynthesis, respiration, photovoltaic solar-energy cells, in many chemical sensors and, newly, in molecular electronics. Understanding of the electron transfer mechanism provides a unifying view of many chemical, biochemical and spectroscopic phenomena. It is essential for a rational design of new functional molecular materials and processes. At the same time, electron transfer is an open and very active research area.
The course is designed for Master and PhD students.

Literatura

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (07.10.2013)

1. D. F. Shriver and P. W. Atkins, Inorganic Chemistry, 3rd Edition, Oxford University Press, Oxford, 1999.
2. D. M. Roundhill, Photochemistry and Photophysics of Metal Complexes, Plenum Press, New York, 1994.
3. P. W. Atkins and de Paula, Atkins's Physical Chemistry, 6th Edition, Oxford Press, 2002.
4. I. Bertini, H. B. Gray, S. J. Lippard and J. S. Valentine, J, Eds.; Bioinorganic Chemistry; University Science Books: Mill Valley, CA, 1994.
5. Marcus, R. A. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, 32, 1111-1121.
6. Miller, J. R.; Calcaterra, L. T.; Closs, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3047-3049.
7. Barbara, P. F.; Meyer, T. J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13148-13168.
8. Winkler, J. R.; Gray, H. B. Chem. Rev. 1992, 92, 369-379.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (26.10.2019)

1. D. F. Shriver and P. W. Atkins, Inorganic Chemistry, 3rd Edition, Oxford University Press, Oxford, 1999.
2. D. M. Roundhill, Photochemistry and Photophysics of Metal Complexes, Plenum Press, New York, 1994.
3. P. W. Atkins and de Paula, Atkins's Physical Chemistry, 6th Edition, Oxford Press, 2002.
4. I. Bertini, H. B. Gray, S. J. Lippard and J. S. Valentine, J, Eds.; Bioinorganic Chemistry; University Science Books: Mill Valley, CA, 1994.
5. Marcus, R. A. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, 32, 1111-1121.
6. Miller, J. R.; Calcaterra, L. T.; Closs, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3047-3049.
7. Barbara, P. F.; Meyer, T. J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13148-13168.
8. Winkler, J. R.; Gray, H. B. Chem. Rev. 1992, 92, 369-379.

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (26.10.2019)

Zkouška z předmětu je ústní v rozsahu daném sylabem. Zkouška zahrnuje referát na zadané téma. Podmínkou je účast na předmětu.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (26.10.2019)

The exam is oral and includess presentation of the selected topic. Required knowledges are given by sylabus. Participation in lectures is required.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (06.10.2013)

1. Redox chování sloučenin přechodných kovů. Reversibilní a ireversibilní reakce, lokalizace redox procesů. Vliv změny počtu elektronů na reaktivitu a stabilitu. Redox-řady.
2. Redox potenciály sloučenin přechodných kovů. Vztah mezi redox potenciálem, molekularní strukturou a prostředím (např. rozpustidlo, supramolekulární systémy, proteiny).
3. Systémy s více redox-aktivními centry. Vliv elektronové interakce. "Mixed-valence" komplexy, redox-aktivní dendrimery.
4. Redox-sensory.
5. Elektronové přechody a excitované stavy přenosu náboje. Chemické důsledky elektronové excitace. Vztah mezi redox potenciály a spektroskopickou energií elektronových přechodů. Kontrola energie excitovaných stavů strukturními variacemi.
6. Přenos elektronu v excitovaném stavu. Excitovaný stav může být silným redukčním i oxidačním činidlem. Vztah mezi redox potenciálem základního a excitovaného stavu. Gratzelův článek: fotovoltaická přeměna světelné energie a ultrarychlý přenos elektronu do polovodiče. Design fotosensitizátorů.
7. Marcusova teorie reakcí přenosu elektronu a její experimentální predikce. Vztah mezi strukturou, povahou prostředí a rychlostí reakcí přenosu elektronu. Adiabatické a neadiabatické reakce. "Marcus normal and inverted regions" a jejich experimentální projevy.
8. Závislost rychlosti přenosu elektronu na vzdálenosti mezi donorem a akceptorem. Přenos elektronu ve fotosyntéze, metaloproteinech, DNA a v supramolekulárních systémech.
9. Molekulární elektronika: "molekulární dráty" a spínače. Diskuse nejnovějších výsledků z literatury a aktuálních problémů výzkumu přenosu elektronu a jeho aplikací.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (06.10.2013)

1. Redox behavior of transition-metal complexes. Electrochemically/chemically reversible and irreversible reactions, localization of redox steps. Electron-number effects on molecular reactivity and stability. Redox series.
2. Redox potentials of transition-metal complexes. Relations between the redox potential, molecular structure and medium (e.g. the solvent, supramolecular or protein environment).
3. Systems with multiple redox centers, electron-interaction effects. Mixed-valence complexes, redox-active dendrimers.
4. Redox-sensors.
5. Electronic transitions and charge-transfer excited-states. Chemical consequences of electronic excitation. Relation between redox potentials and spectroscopic charge-transfer transition energies. Tuning of excited-state energy by structural variations.
6. Excited-state electron transfer. Excited states can be strong oxidizing as well as reducing agent. Relation between ground- and excited-state redox potentials. Gratzel cell: photovoltaic conversion of light (solar) energy and ultrafast electron injection into semiconductors. Photosensitizer design.
7. Marcus theory of electron transfer and its experimental predictions. Relations between molecular structure, nature of the environment, and electron-transfer kinetics. Adiabatic and non-adiabatic reactions. Marcus "normal" and "inverted" regions and their experimental manifestations.
8. Distance dependence of electron-transfer kinetics. Electron transfer in photosynthesis, metalloproteins, DNA, and supramolecular systems.
9. Molecular electronics: molecular wires and switches. Discussion of latest scientific achievements and current trends in electron-transfer research and its applications.