Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tính chất Peroxydaza của phức Mn2+-Histidin

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:123

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mặc dù hiện tượng xúc tác được biết từ lâu, nhưng việc ứng dụng rộng rãi nó ở quy mô công nghiệp mới chỉ bắt đầu ở thế kỷ 20 và đưa lại hiệu quả kinh tế ngày càng to lớn. Hơn 90% sản phẩm hóa học hiện nay trên thế giới được sản xuất ra là nhờ các quá trình xúc tác. Ngày nay, mặc dầu đã xuất hiện nhiều phương pháp mới để hoạt hóa các phân tử (Plasma, phóng xạ, laze…), nhưng xúc tác (trong đó có xúc tác bằng phức chất) vẫn là nền tảng của công nghệ hoá học hiện đại.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tính chất Peroxydaza của phức Mn2+-Histidin

NguyÔn thèng nhÊt Bé gi¸o dôc vμ ®μo t¹o Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hμ Néi ------------------------------------------ LuËn v¨n th¹c sÜ Khoa häc Hãa lý thuyÕt vµ hãa lý TÝnh chÊt Peroxydaza cña phøc Mn2+ - Histidin NguyÔn Thèng NhÊt 2003 - 2005 Hµ Néi Hµ Néi 2005 2005
Bé gi¸o dôc vμ ®μo t¹o Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hμ Néi -------------------------------------- LuËn v¨n th¹c sÜ Khoa häc TÝnh chÊt Peroxydaza cña phøc Mn2+ - Histidin ngµnh: Hãa lý thuyÕt vµ Hãa lý M∙ sè: 62 44 31 01 NguyÔn Thèng NhÊt Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: TS. Ng« Kim §Þnh Hµ Néi 2005
Lêi c¶m ¬n Sau thêi gian häc tËp vµ nghiªn cøu víi sù gióp ®ì cña c¸c thÇy ®Õn nay t«i ®∙ hoµn thµnh b¶n luËn v¨n nµy. T«i xin ®−îc ch©n thµnh c¶m ¬n sù h−íng dÉn tËn t×nh vµ chu ®¸o cña TS Ng« Kim §Þnh, thÇy ®∙ gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh lµm luËn v¨n. T«i còng xin ®−îc c¸m ¬n Bé m«n Hãa lý - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi ®∙ t¹o ®iÒu kiÖn cho t«i trong suèt thêi gian võa qua. Cuèi cïng t«i xin ®−îc bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c tíi L∙nh ®¹o, ChØ huy Côc C¶nh s¸t biÓn, Bé T− lÖnh H¶i qu©n ®∙ t¹o mäi ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho t«i trong suèt qu¸ tr×nh häc tËp vµ nghiªn cøu t¹i Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi. Hµ Néi, th¸ng 11 n¨m 2005 Häc viªn NguyÔn Thèng NhÊt
Môc lôc Më ®Çu ..................................................................................................................................................................................... 1 Ch−¬ng 1 - Tæng quan ............................................................................................................................ 4 1.1. Vai trß cña sù t¹o phøc trong xóc t¸c ®ång thÓ........................................................... 4 1.1.1. §Æc ®iÓm cÊu tróc electron nguyªn tö kim lo¹i chuyÓn tiÕp vµ ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp Mz+ ..................................................... 4 1.1.2. §Æc ®iÓm phèi trÝ cña c¸c ligan víi kim lo¹i chuyÓn tiÕp .............. 5 1.1.3. Vai trß cña ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp trong phøc chÊt xóc t¸c ................................................................................................................ 6 1.1.4. ¶nh h−ëng cña sù t¹o phøc ®Õn tÝnh chÊt xóc t¸c cña Mz+ ........... 8 1.1.5. Mèi liªn hÖ gi÷a nhiÖt ®éng häc sù t¹o phøc chÊt vµ xóc t¸c ......................................................................................................................... 14 1.1.6. Chu tr×nh oxy hãa - khö thuËn nghÞch.................................................................... 17 1.1.7. Kh¶ n¨ng t¹o thµnh phøc trung gian ho¹t ®éng ........................................ 18 1.1.8. C¬ chÕ vËn chuyÓn electron trong ph¶n øng xóc t¸c b»ng phøc chÊt ................................................................................................................. 20 1.2. Xóc t¸c ph©n hñy H2O2 b»ng phøc chÊt xóc t¸c (qu¸ tr×nh catalaza) ............................................................................. 24 1.2.1. C¸c hÖ Mz+ - H2O2 .................................................................................................................. 24 1.2.2. C¸c hÖ Mz+ - L - H2O2 ........................................................................................................ 26 1.3. Qu¸ tr×nh xóc t¸c oxy hãa c¬ chÊt b»ng H2O2 (qu¸ tr×nh peroxydaza) ...................................................................... 29 1.3.1. C¸c hÖ Mz+ - H2O2 - S ......................................................................................................... 30 1.3.2. C¸c hÖ Mz+ - L - H2O2 - S (Sr, SL) ......................................................................... 30 1.3.3. Mèi quan hÖ gi÷a qu¸ tr×nh catalaza vµ peroxydaza cña phøc chÊt - xóc t¸c ..................................................................................................... 34 1.4. VÊn ®Ò ho¹t hãa ph©n tö O2, H2O2 b»ng phøc chÊt ................................ 36
1.4.1. Ho¹t hãa O2 b»ng phøc chÊt ®a nh©n LnMmz+ ......................................... 36 1.4.2. Ho¹t hãa H2O2 b»ng phøc chÊt ®a nh©n LnMmz+.................................. 39 1.5. Mét sè nhËn xÐt tæng quan .................................................................................. 41 Ch−¬ng 2 - C¬ së thùc nghiÖm vμ c¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu .................................................................................... 43 2.1. C¸c hÖ xóc t¸c ®−îc chän ®Ó nghiªn cøu ...................................................... 43 2.2. C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ............................................................................ 46 2.3. Hãa chÊt, dông cô vµ thiÕt bÞ nghiªn cøu ..................................................... 50 2.4. Ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh xóc t¸c .................. 51 Ch−¬ng 3 - KÕt qu¶ vμ th¶o luËn ................................................. 54 3.1. Nghiªn cøu sù t¹o phøc xóc t¸c gi÷a Mn2+ vµ His trong hÖ (1) .......... 54 3.2. §éng häc qu¸ tr×nh xóc t¸c oxy hãa Ind trong hÖ (1) ............................ 56 3.2.1. ¶nh h−ëng cña pH ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1)..……….…..56 3.2.2. ¶nh h−ëng cña Histidin ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1) ...... 60 3.2.3. ¶nh h−ëng cña Mn2+ ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1) .............. 64 3.2.4. ¶nh h−ëng cña H2O2 ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1) .............. 67 3.2.5. ¶nh h−ëng cña Indigocamin ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1) .................................................................................................................. 71 3.2.6. BiÓu thøc ®éng häc cña qu¸ tr×nh peroxydaza trong hÖ (1) ... 75 3.3. C¬ chÕ nguyªn t¾c cña qu¸ tr×nh xóc t¸c oxy hãa Ind trong hÖ (1) ... 75 3.3.1. ¶nh h−ëng cña chÊt øc chÕ Hydroquinon (Hq) ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1) ....................................................................................... 76 3.3.2. ¶nh h−ëng cña chÊt øc chÕ axÝt Ascorbic (Ac) ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1) ...................................................................................... .80 3.3.3. ¶nh h−ëng cña chÊt øc chÕ Paranitrozodimetylanilin (Pa) ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1) .............................................................. 84
3.3.4. ¶nh h−ëng cña r−îu etylic ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1) ................................................................................................................... 88 3.3.5. ¶nh h−ëng cña r−îu isopropylic ®Õn ho¹t tÝnh xóc t¸c cña hÖ (1) ..................................................................................................... 93 3.3.6. X¸c ®Þnh h»ng sè tèc ®é ph¶n øng k Ind +O• H ............................................. 97 3.3.7. S¬ ®å c¬ chÕ nguyªn t¾c ph¶n øng peroxydaza xóc t¸c bëi phøc chÊt cña Mn2+ vµ His ........................................... 101 KÕt luËn ............................................................................................................. 103 Tμi liÖu tham kh¶o.......................................................................105 Phô lôc
Më ®Çu MÆc dï hiÖn t−îng xóc t¸c ®−îc biÕt tõ l©u, nh−ng viÖc øng dông réng r·i nã ë quy m« c«ng nghiÖp míi chØ b¾t ®Çu ë thÕ kû 20 vµ ®−a l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ ngµy cµng to lín. H¬n 90% s¶n phÈm hãa häc hiÖn nay trªn thÕ giíi ®−îc s¶n xuÊt ra lµ nhê c¸c qu¸ tr×nh xóc t¸c. Ngµy nay, mÆc dÇu ®· xuÊt hiÖn nhiÒu ph−¬ng ph¸p míi ®Ó ho¹t hãa c¸c ph©n tö (Plasma, phãng x¹, laze…), nh−ng xóc t¸c (trong ®ã cã xóc t¸c b»ng phøc chÊt) vÉn lµ nÒn t¶ng cña c«ng nghÖ ho¸ häc hiÖn ®¹i. ViÖc nghiªn cøu tÝnh chÊt xóc t¸c cña c¸c phøc chÊt, kh¶ n¨ng øng dông cña nã vµ t×m ra c«ng nghÖ chÕ t¹o ®−îc xem nh− mét h−íng ph¸t triÓn quan träng cña hãa häc phøc chÊt hiÖn ®¹i. Xóc t¸c cã thÓ ®−îc chia thµnh 3 d¹ng c¬ b¶n: xóc t¸c ®ång thÓ, xóc t¸c dÞ thÓ vµ xóc t¸c sinh häc (xóc t¸c enzym). Trong nhiÒu tr−êng hîp, ba d¹ng xóc t¸c trªn cã nh÷ng ®Æc ®iÓm c¬ b¶n gièng nhau: t¹o thµnh c¸c phøc chÊt trung gian ho¹t ®éng, ph¶n øng gåm nhiÒu giai ®o¹n…. Tõ l©u, con ng−êi ®· dïng nhiÒu chÊt xóc t¸c vµ chñ yÕu lµ xóc t¸c dÞ thÓ trong nh÷ng qu¸ tr×nh hãa häc kh¸c nhau. Xóc t¸c phøc ®ång thÓ ®−îc xem nh− lo¹i xóc t¸c míi mÎ v× nh÷ng nghiªn cøu vÒ vÊn ®Ò nµy chØ thùc sù ph¸t triÓn khi dùa trªn nh÷ng thµnh tùu cña nhiÒu lÜnh vùc, ®Æc biÖt lµ nh÷ng thµnh tùu vÒ hãa häc phøc chÊt vµ sinh häc. Ng−êi ta ®· thÊy r»ng xóc t¸c phøc cã thµnh phÇn, cÊu t¹o vµ c¬ chÕ ho¹t ®éng t−¬ng tù nh− c¸c t©m ho¹t ®éng cña c¸c enzym trong c¬ thÓ sèng. Tuy nhiªn, c¸c enzym cã kh¶ n¨ng xóc t¸c tuyÖt vêi cho nh÷ng qu¸ tr×nh chuyÓn hãa v× vËy ®−îc xem nh− m« h×nh xóc t¸c phøc hoµn h¶o nhÊt. Dùa trªn m« h×nh ®ã ng−êi ta t×m c¸ch chÕ t¹o nh÷ng xóc t¸c phøc t−¬ng tù nh−ng cã thµnh phÇn vµ cÊu t¹o ho¸ häc ®¬n gi¶n h¬n, ®Ó cã thÓ sö dông ®−îc ë ngoµi thÕ giíi h÷u sinh. Phøc xóc t¸c ®−îc t¹o thµnh tõ nguyªn tö trung t©m lµ kim lo¹i chuyÓn tiÕp vµ c¸c ligan h÷u c¬ cã ho¹t tÝnh vµ ®é chän läc ë trong mét chõng mùc
2 nµo ®ã gÇn víi c¸c chÊt xóc t¸c men, do ®ã chóng cã ho¹t tÝnh vµ ®é chän läc cao ngay ë ®iÒu kiÖn th−êng. Víi nh÷ng −u viÖt ®ã, xóc t¸c phøc ngµy cµng ®−îc sö dông réng r·i trong nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp ho¸ häc hiÖn ®¹i, mµ mét trong c¸c h−íng øng dông c¬ b¶n cña nã lµ xóc t¸c cho qu¸ tr×nh oxy ho¸ c¸c hîp chÊt h÷u c¬ víi quy m« c«ng nghiÖp. ViÖc sö dông O2, O3, H2O2 lµm chÊt oxy ho¸ cho c¸c ph¶n øng hãa häc víi môc ®Ých gi¶m thiÓu chÊt ®éc h¹i trong c¸c quy tr×nh c«ng nghÖ lµ c¸ch lùa chän tin cËy ®Ó t¹o ra nh÷ng s¶n phÈm thuÇn khiÕt vÒ m«i tr−êng. Tuy nhiªn viÖc s¶n xuÊt ozon kh«ng dÔ dµng vµ b¶n th©n ozon còng lµ khÝ rÊt ®éc, cßn c¸c ph©n tö khÝ O2 vµ H2O2, l¹i kh¸ tr¬ vÒ ®éng häc. V× vËy, vÊn ®Ò ho¹t hãa c¸c ph©n tö O2 vµ H2O2 b»ng c¸c hÖ xóc t¸c phøc thÝch hîp còng lµ vÊn ®Ò cÇn ®−îc quan t©m nghiªn cøu. Nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh xóc t¸c ®ång thÓ b»ng phøc chÊt kh«ng chØ ®Ó thiÕt lËp c¸c nguyªn lý c¬ b¶n cña lÜnh vùc nµy, mµ cßn lµm s¸ng tá, hiÓu ®−îc quy luËt ®éng häc vµ c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh xóc t¸c men - biÓu hiÖn cña sù héi tô, thèng nhÊt s©u s¾c vÒ b¶n chÊt vµ kÕt hîp tÝnh −u viÖt cña ba d¹ng xóc t¸c c¬ b¶n, gãp phÇn hoµn thiÖn lý thuyÕt vÒ xóc t¸c, t×m kiÕm vµ sö dông c¸c chÊt xóc t¸c míi cã hiÖu qu¶, t¹o c¬ së khoa häc vµ thùc nghiÖm cho viÖc gi¶i quyÕt nhiÒu vÊn ®Ò thùc tiÔn kh¸c nhau trong kü thuËt vµ ®êi sèng. MÆc dï c¸c qu¸ tr×nh xóc t¸c b»ng phøc chÊt ®· ®−îc nghiªn cøu nhiÒu, nh−ng do tÝnh míi mÎ, ®a d¹ng vµ phøc t¹p cña c¸c ®èi t−îng nghiªn cøu, nªn vÉn cßn nhiÒu vÊn ®Ò lín vÒ nÒn t¶ng, c¬ së lý thuyÕt xóc t¸c phøc vÉn ch−a ®−îc gi¶i quyÕt mét c¸ch hÖ thèng, ®ång bé vµ s©u s¾c: nhiÖt ®éng häc sù t¹o phøc, ®éng häc vµ c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh xóc t¸c , b¶n chÊt ho¹t tÝnh vµ ®é chän läc cao cña phøc chÊt - xóc t¸c, c¸c t−¬ng t¸c ph©n tö, t−¬ng t¸c phèi trÝ, c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng kh¸c nhau lµm thay ®æi cÊu t¹o, tÝnh chÊt vËt lý vµ hãa lý cña c¸c cÊu tö trong hÖ cã thÓ dÉn ®Õn sù xuÊt hiÖn hoÆc triÖt tiªu hiÖu øng xóc t¸c. §ã lµ nguyªn nh©n dÉn ®Õn sù ph¸t triÓn cña lý thuyÕt xóc t¸c vÉn
3 ch−a theo kÞp vµ ®¸p øng ®−îc yªu cÇu thùc tiÔn. H¬n thÕ n÷a, vÊn ®Ò tèi −u hãa, ®æi míi vµ ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ l¹i cµng gÆp kh«ng Ýt khã kh¨n v× ch−a cã ®−îc ph−¬ng ph¸p tæng qu¸t ®Ó gi¶i thÝch c¸c vÊn ®Ò vÒ b¶n chÊt xóc t¸c, nhiÒu th«ng sè ®éng häc c¬ b¶n ch−a ®−îc x¸c ®Þnh, thiÕu c¸c kiÕn thøc vÒ quy luËt ®éng häc vµ c¬ chÕ cña c¸c qu¸ tr×nh xóc t¸c. V× vËy tiÕp tôc nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh xóc t¸c ®ång thÓ b»ng phøc chÊt lµ mét vÊn ®Ò cÊp thiÕt vµ cÇn ph¶i ®−îc tiÕn hµnh mét c¸ch khoa häc, nghiªm tóc. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña nh÷ng vÊn ®Ò ®−îc tr×nh bµy ë trªn lµ c¬ së cho viÖc x¸c ®Þnh ®Ò tµi luËn v¨n: "TÝnh chÊt peroxydaza cña hÖ: H2O - Mn2+- Histidin - H3BO3 - Indigocamin - H2O2''.
4 Ch−¬ng 1 Tæng quan Xóc t¸c ®ång thÓ oxy hãa - khö B»ng phøc chÊt c¸c ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp 1.1. Vai trß cña sù t¹o phøc trong xóc t¸c ®ång thÓ Mét sè ion kim lo¹i ë d¹ng tù do kh«ng cã ho¹t tÝnh xóc t¸c, nh−ng khi chuyÓn sang d¹ng phøc th× l¹i thÓ hiÖn ho¹t tÝnh xóc t¸c. Ng−êi ta thÊy r»ng, trong sè phøc cña nhiÒu ion kim lo¹i th× phÇn lín phøc cña c¸c ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp lµ nh÷ng chÊt xóc t¸c [6]. HÇu hÕt c¸c kim lo¹i chuyÓn tiÕp khi t¹o phøc víi ligan thÝch hîp lµ nh÷ng chÊt xóc t¸c tèt cho c¸c ph¶n øng ®ång thÓ. Phøc xóc t¸c ®−îc h×nh thµnh chñ yÕu nhê liªn kÕt cho nhËn gi÷a ion kim lo¹i vµ ligan. NhiÒu xóc t¸c phøc ®· ®−îc tæng hîp, nghiªn cøu vµ ®· ®−îc øng dông ®em l¹i hiÖu qu¶ cao trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau. Ho¹t tÝnh xóc t¸c cña phøc phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh− b¶n chÊt cña ion kim lo¹i, b¶n chÊt cña c¸c ligan (L), c¸c chÊt cïng t−¬ng t¸c trong m«i tr−êng ph¶n øng, nång ®é c¸c chÊt, nhiÖt ®é, ¸p suÊt, pH… trong ®ã, b¶n chÊt cña c¸c ion kim lo¹i vµ ligan lµ hai yÕu tè quan träng nhÊt quyÕt ®Þnh ho¹t tÝnh xóc t¸c cña phøc. 1.1.1. §Æc ®iÓm cÊu tróc electron nguyªn tö kim lo¹i chuyÓn tiÕp vµ ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp Mz+ C¸c kim lo¹i chuyÓn tiÕp hay cßn ®−îc gäi lµ c¸c nguyªn tè nhãm d (3d, 4d, 5d), n»m trong chu kú lín cña HÖ thèng tuÇn hoµn vµ ë gi÷a c¸c nguyªn tö s vµ p. C¸c electron trong nguyªn tö cña c¸c nguyªn tè nµy kh«ng chiÕm c¸c orbital ngoµi cïng nh− c¸c nguyªn tè thuéc nhãm s vµ p, mµ ®iÒn vµo c¸c orbital d ë líp cËn ngoµi cïng. C¸c nguyªn tè nµy cã ®Æc ®iÓm kh¸c biÖt so víi c¸c nguyªn tè ph©n nhãm chÝnh lµ nhê kh¶ n¨ng 5 orbital (n-1)d hoÆc nd, 1 orbital ns vµ 3 orbital np
5 cã møc n¨ng l−îng xÊp xØ nhau nªn kh¶ n¨ng lai hãa gi÷a c¸c orbital cao. Nguyªn tö kim lo¹i chuyÓn tiÕp cã c¸c orbital (n-1)d ch−a ®−îc ®iÒn ®Çy, ë bÊt kú tr¹ng th¸i oxy hãa nµo electron trªn c¸c orbital ®ã còng cã thÓ ®−îc chuyÓn nh−îng. Do ®ã c¸c nguyªn tö kim lo¹i chuyÓn tiÕp cã kh¶ n¨ng chuyÓn dêi electron linh ®éng (kh¶ n¨ng cho vµ nhËn c¸c electron víi c¸c ligan) khi cã c¸c yÕu tè t¸c ®éng. 1.1.2. §Æc ®iÓm phèi trÝ cña c¸c ligan víi kim lo¹i chuyÓn tiÕp Ligan cã kh¶ n¨ng liªn kÕt phèi trÝ víi c¸c nguyªn tö trung t©m. §èi víi c¸c phèi tö cã dung l−îng phèi trÝ b»ng 1 cã thÓ ph©n lo¹i nh− sau [10]: - C¸c ligan cã mét cÆp electron ch−a liªn kÕt kiÓu NH3, H2O, cã kh¶ n¨ng t¹o liªn kÕt σ víi ion kim lo¹i, trong ®ã ligan ®ãng vai trß cho electron, cßn ion kim lo¹i nhËn electron. - C¸c ligan cã mét electron kh«ng ghÐp ®«i kiÓu H, gèc ankyl R, cïng víi mét electron cña kim lo¹i h×nh thµnh liªn kÕt σ. Nh− vËy 1 electron cña kim lo¹i chuyÓn tiÕp tõ orbital kh«ng liªn kÕt sang orbital liªn kÕt tøc lµ kim lo¹i bÞ oxy hãa. - C¸c ligan cã hai orbital ®Çy hoÆc h¬n kiÓu Cl-, Br-, I-, OH-, cã kh¶ n¨ng t−¬ng t¸c víi hai orbital trèng cña kim lo¹i. - C¸c ligan bªn c¹nh c¸c orbital ®Çy cßn cã c¸c orbital trèng kiÓu CO, olefin, phèt phin, cã kh¶ n¨ng tham gia liªn kÕt víi kim lo¹i. Kh¶ n¨ng lai hãa cña c¸c kim lo¹i chuyÓn tiÕp t¹o nªn miÒn phèi trÝ réng trong c¸c phøc, ion kim lo¹i cã thÓ liªn kÕt víi mét hay nhiÒu ion hoÆc ph©n tö ligan… víi sè phèi trÝ (SPT) th−êng gÆp lµ 4 vµ 6, ®«i khi con sè ®ã cã thÓ lín h¬n nh− tr−êng hîp ReH92-, WH6(PR3)3. Do chuyÓn ®éng quay hay tÞnh tiÕn cña mét hay nhiÒu nguyªn tö sao cho cã lîi h¬n vÒ mÆt n¨ng l−îng trong qu¸ tr×nh ph¶n øng mµ mét sè phøc trung gian ®−îc h×nh thµnh cã sè phèi trÝ kh¸c nhau t−¬ng øng víi ion trung t©m. C¬ chÕ biÕn ®æi sè phèi trÝ cña nguyªn tö trung t©m trong tr−êng phèi trÝ cßn phô thuéc b¶n chÊt cña tõng
6 lo¹i ligan nh−: ®Æc ®iÓm cña t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn, kÝch th−íc, yÕu tè kh«ng gian cña ligan, trong ®ã ®é ph©n cùc cña ligan lµ quan träng nhÊt. C¸c ligan cã thÓ lµ nh÷ng ph©n tö trung hoµ hay c¸c anion. NhiÒu ligan chøa c¸c nhãm chøc nh− - NH2, = NH, - COOH, - OH…, nh÷ng hîp chÊt cã liªn kÕt ®«i, liªn kÕt ba, m¹ch th¼ng, m¹ch vßng hay ph©n nh¸nh víi mét hay nhiÒu nhãm chøc. 1.1.3. Vai trß cña ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp trong phøc chÊt xóc t¸c VÒ mÆt xóc t¸c ng−êi ta quan t©m ®Æc biÖt ®Õn c¸c kim lo¹i d chuyÓn tiÕp. Phøc kim lo¹i chuyÓn tiÕp cã nhiÒu ý nghÜa ®èi víi xóc t¸c v× c¸c lý do sau ®©y [10]: - Kh¶ n¨ng h×nh thµnh liªn kÕt phèi trÝ cña kim lo¹i chuyÓn tiÕp lín; - Kh¶ n¨ng biÕn ®æi hãa trÞ (sè « xi hãa) cña kim lo¹i; - Kh¶ n¨ng biÕn ®æi sè phèi trÝ. Nhê nh÷ng ®Æc ®iÓm nh− ®· nªu trong phÇn 1.1.1, nªn khi t−¬ng t¸c phèi trÝ víi c¸c ligan (L) hoÆc víi c¬ chÊt cã tÝnh ligan (SL), ion trung t©m Mz+ cã thÓ nhËn electron vµo orbital cßn trèng d(x2-y2) ®−îc chuyÓn tõ L (hoÆc SL) ®Õn ®Ó t¹o thµnh liªn kÕt σ. §ång thêi, ion Mz+ cßn cã kh¶ n¨ng cho electron. §©y lµ sù chuyÓn electron ng−îc l¹i tõ orbital dxy cña Mz+ sang orbital π* ph¶n liªn kÕt cßn trèng cña L (hoÆc SL). Do ®ã ®· lµm yÕu liªn kÕt hãa häc trong ph©n tö L (hoÆc SL). Qu¸ tr×nh ho¹t hãa nµy gièng nh− qu¸ tr×nh ho¹t hãa b»ng c¸c enzim lµ nguyªn nh©n lµm t¨ng kh¶ n¨ng ho¹t hãa c¸c hîp chÊt cña phøc xóc t¸c, dÉn ®Õn c¸c ph¶n øng xóc t¸c oxy hãa - khö cã thÓ diÔn ra ë ®iÒu kiÖn mÒm (nhiÖt ®é, ¸p suÊt th−êng) víi tèc ®é vµ ®é chän läc cao [41], [44].
7 VÝ dô 1: S¬ ®å minh ho¹ trªn h×nh 1.1 m« pháng qu¸ tr×nh ho¹t hãa ph©n tö C2H4 b»ng phøc chÊt [PtCl3]- [44]. y dx - y 2 2 d xy b X Mz + a b H×nh 1.1: Liªn kÕt phèi trÝ gi÷a Pt2+ vµ C2H4 a. Liªn kÕt σ b. Liªn kÕt π ng−îc Qu¸ tr×nh ph©n bè l¹i electron trªn ph©n tö phøc [PtCl3C2H4]- nh− sau: electron cã thÓ dÞch chuyÓn tõ orbital π cña C2H4 sang orbital d(x2-y2) cña Pt2+ t¹o liªn kÕt σ gi÷a Pt2+ vµ C2H4. Ng−îc l¹i, electron còng ®−îc chuyÓn tõ orbital dxy cña Pt2+ sang orbital π* cña C2H4 t¹o thµnh liªn kÕt π ng−îc. KÕt qu¶ sù ph©n bè l¹i electron lµm cho liªn kÕt C=C yÕu ®i øng víi sù gi¶m tÇn sè dao ®éng cña phæ hång ngo¹i lµ ΔγC=C ≈ 200 cm-1. §é bÒn cña c¸c liªn kÕt C = C gi¶m lµ v× mËt ®é ®iÖn tö trong c¸c orbital liªn kÕt cña c¸c ph©n tö nµy gi¶m, trong khi ®ã mËt ®é electron trong c¸c orbital ph¶n liªn kÕt t¨ng. §é dµi liªn kÕt gi÷a hai nguyªn tö carbon t¨ng tõ 1,38 Ao lªn ®Õn 1,54 Ao, cßn ®é béi liªn kÕt gi¶m tõ 2 xuèng cßn 1, t−¬ng øng víi sù biÕn ®æi tr¹ng th¸i lai hãa tõ sp2 sang sp3 trong c¸c nguyªn tö C. Ng−êi ta nhËn thÊy r»ng, trong qu¸ tr×nh xóc t¸c, trong nhiÒu tr−êng hîp "liªn kÕt π ng−îc" cã ý nghÜa nhiÒu h¬n so víi liªn kÕt σ, quan träng nhÊt lµ sù xen phñ gi÷a c¸c orbital t−¬ng øng cña Mz+ vµ
8 L (hoÆc SL) ph¶i theo quy t¾c b¶o toµn tÝnh ®èi xøng cña c¸c orbital sao cho sù xen phñ lµ cùc ®¹i, ®¶m b¶o cho sù vËn chuyÓn electron ®−îc thùc hiÖn dÔ dµng, t¹o ®iÒu kiÖn cho ho¹t hãa vµ c¸c giai ®o¹n biÕn ®æi tiÕp theo [10], [44]. Nh− vËy, nhê kh¶ n¨ng lai hãa cao mµ ion Mz+ cã thÓ cã sè phèi trÝ lín, cïng víi sù ®Þnh h−íng thÝch hîp cña c¸c MO, sÏ t¹o xu h−íng cho nhËn electron mét c¸ch linh ho¹t trong [ML]z+. Do ®ã ph©n tö c¬ chÊt SL nh− C2H4 ®· ®−îc ho¹t hãa. §©y chÝnh lµ c¬ chÕ cña c¸c qu¸ tr×nh ho¹t hãa nhê xóc t¸c b»ng phøc chÊt, nh−ng sù ho¹t hãa x¶y ra ë c¸c møc ®é kh¸c nhau tuú thuéc vµo b¶n chÊt cña tõng lo¹i phøc. C¸c phøc chÊt cña kim lo¹i chuyÓn tiÕp th−êng lµ nh÷ng chÊt xóc t¸c cho nhiÒu ph¶n øng trong dung dÞch, v× vËy chóng ®−îc sö dông ngµy cµng réng r·i trong c«ng nghiÖp. Ng−êi ta nhËn thÊy c¸c trung t©m ho¹t ®éng cña men ®Òu chøa ion cña kim lo¹i chuyÓn tiÕp. ChÝnh nhê c¸c ion nµy mµ men cã ho¹t tÝnh xóc t¸c rÊt cao. C¸c phøc chÊt cã ph©n tö l−îng bÐ cã thÓ xem nh− lµ mét m« h×nh men. [10] V× thÕ gÇn ®©y nhiÒu nhµ khoa häc ®· rÊt quan t©m ®Õn viÖc nghiªn cøu tÝnh chÊt xóc t¸c cña c¸c phøc lµ kim lo¹i chuyÓn tiÕp. 1.1.4. ¶nh h−ëng cña sù t¹o phøc ®Õn tÝnh chÊt xóc t¸c cña Mz+ Trong c¸c phøc chÊt - xóc t¸c ®−îc t¹o thµnh, ta thÊy cã sù chuyÓn dêi electron tõ Mz+ ®Õn L hoÆc SL vµ ng−îc l¹i. ChÝnh nhê sù phèi trÝ nµy t¹o ra sù thay ®æi tÝnh chÊt cña c¸c ion kim lo¹i t¹o phøc Mz+, ligan vµ c¸c c¬ chÊt [42]. 1.1.4.1. T¨ng ®é bÒn thuû ph©n cña c¸c ion kim lo¹i Trong dung dÞch n−íc, ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp M2+ dÔ bÞ thuû ph©n khi pH t¨ng, vÝ dô: M2++H2O → MOH++H+ ⎯⎯ ⎯→ [M2(OH)2] 2+ →… (1.1) 2+ +H O ⎯→ M(OH)2 ⎯+⎯ 2 M
9 C¸c hydroxomonome MOH+, dime [M2(OH)2]2+, hydroxyt M(OH)2, polime ... ®−îc t¹o thµnh cña qu¸ tr×nh thuû ph©n th−êng ë d¹ng kÕt tña hoÆc dung dÞch keo lµm gi¶m nång ®é M2+ trong m«i tr−êng láng vµ lµm mÊt tÝnh ®ång thÓ cña dung dÞch, do ®ã tèc ®é c¸c ph¶n øng ®−îc xóc t¸c b»ng M2+ sÏ bÞ gi¶m theo. §é bÒn thuû ph©n cña ion kim lo¹i xóc t¸c bÞ giíi h¹n trong kho¶ng pH 3 ÷ 5 [2], [10]. NÕu ion trung t©m Mz+ cã tr¹ng th¸i oxy hãa (Z+) cao vµ ®é ch−a b·o hoµ phèi trÝ lín th× tèc ®é thuû ph©n cµng lín [6]. Khi cho ligan L vµo dung dÞch cña M2+ (gi¶ thiÕt L cã hai nhãm chøc t¹o phøc, M2+ cã sè phèi trÝ lín nhÊt b»ng 6) vµ t¨ng dÇn pH cña dung dÞch, sÏ x¶y ra c¸c tr−êng hîp sau ®©y: ë pH thÊp, trong dung dÞch tån t¹i ion M2+ (ch−a t¹o phøc víi L) vµ c¸c d¹ng proton hãa cña L lµ LH+, LH22+ +H+ L + H+ → LH+ ⎯⎯→ ⎯ LH22+ (1.2) Theo chiÒu t¨ng cña pH c¸c d¹ng proton hãa cña ligan bÞ ph©n ly vµ c¸c c©n b»ng sÏ chuyÓn dÞch vÒ phÝa t¹o ra L: −H+ −H+ LH22+ ⎯⎯→ ⎯ LH+ ⎯⎯→ ⎯ L (1.3) NÕu ligan lµ axÝt, vÝ dô axÝt citric, ký hiÖu lµ H4L, th× ph−¬ng tr×nh ph©n ly cã d¹ng: −H+ −H+ −H+ −H+ H4L ⎯⎯→ ⎯ H3L- ⎯⎯→ ⎯ H2L2- ⎯⎯→ ⎯ HL3- ⎯⎯→ ⎯ L4- (1.4) Nhê vËy mµ mét phÇn ion M2+ ®−îc liªn kÕt vµo c¸c d¹ng phøc chÊt: +L +L +L M2+ + L LM2+ L2M2+ L3M2+ (1.5) Trong ®ã L cã thÓ lµ ph©n tö trung hoµ hoÆc ë d¹ng c¸c anion. Khi tiÕp tôc t¨ng pH ®Õn mét giíi h¹n nµo ®ã th× mét sè d¹ng phøc chÊt kh«ng bÒn cña M2+ còng bÞ thuû ph©n t¹o thµnh phøc chÊt hydroxo: LM2+ + H2O LMOH+ + H+ (1.6)
10 L2M2+ + H2O L2MOH+ + H+ (1.7) 2LMOH+ L2M2 (OH)22+ (1.8) Theo c¸c s¬ ®å ph¶n øng trªn th× qu¸ tr×nh t¹o phøc víi ligan lµm cho sè phèi trÝ tù do cña Mz+ gi¶m, dÉn ®Õn sù thuû ph©n phøc cña Mz+ x¶y ra chËm h¬n vµ cÇn ë pH cao h¬n so víi tr−êng hîp thuû ph©n ion Mz+ tù do. Ngoµi ra, còng ph¶i xem xÐt ®Õn vai trß t−¬ng hç cña c¸c ligan trong phøc. Khi pH t¨ng, qu¸ tr×nh mÊt proton cña c¸c d¹ng LH+, LH22+ x¶y ra nhanh h¬n, c¸c L cã ®é ph©n cùc lín h¬n do ®ã lµm cho viÖc ph©n bè l¹i mËt ®é electron xung quanh M2+ diÔn ra theo h−íng gi¶m kh¶ n¨ng hót ®iÖn tÝch ©m (nh− OH-) vÒ phÝa m×nh, tøc lµ lµm gi¶m ®é ph©n cùc cña n−íc vµ do ®ã h¹n chÕ m¹nh qu¸ tr×nh thuû ph©n cña M2+. Nhê vËy, trong hÖ xóc t¸c ®ång thÓ sù t¹o phøc [Mz+L] ®· lµm t¨ng tÝnh bÒn thuû ph©n cña c¸c ion kim lo¹i. 1.1.4.2. Sù t¹o phøc lµm thay ®æi thÕ oxy hãa - khö cña ion kim lo¹i §Ó hiÓu râ c¬ chÕ ¶nh h−ëng cña qu¸ tr×nh t¹o phøc ®Õn tÝnh chÊt xóc t¸c, chóng ta kh¶o s¸t thÕ oxy hãa - khö cña ion kim lo¹i khi t¹o phøc vµ ¶nh h−ëng cña nã ®Õn qu¸ tr×nh xóc t¸c. Ta biÕt r»ng trong ph¶n øng oxy hãa - khö cã xóc t¸c lµ phøc cña ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp, c¸c chÊt ph¶n øng cã trao ®æi ®iÖn tö víi nhau, chÊt xóc t¸c ®ãng vai trß trung gian cho qu¸ tr×nh trao ®æi electron. V× vËy trong qu¸ tr×nh xóc t¸c, ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp cã thay ®æi hãa trÞ. Kh¶ n¨ng thay ®æi hãa trÞ cña ion kim lo¹i g¾n liÒn víi thÕ oxy hãa - khö cña nã trong dung dÞch. Sù t¹o phøc trong dung dÞch th−êng dÉn ®Õn sù lµm bÒn tr¹ng th¸i oxy hãa cña ion kim lo¹i trong tr−êng ligan. Khi t¹o phøc, d−íi t¸c dông cña tr−êng ligan cÊu tróc ®iÖn tö cña ion trung t©m bÞ thay ®æi do ®ã dÉn tíi sù thay ®æi thÕ oxy hãa - khö cña ion trung t©m. Mçi phøc chÊt ®−îc ®Æc tr−ng bëi mét h»ng sè bÒn K LnM ( Z +1) + .
11 RT K LnM ( Z +1) + ϕ LnM ( Z +1 ) + / LnM Z + =ϕ M ( Z +1) + / M Z + - ln (1.9) F K LnM Z + ë ®©y: K LnM ( Z +1) + lµ h»ng sè bÒn cña phøc ë d¹ng oxy hãa K LnM Z + lµ h»ng sè bÒn cña phøc ë d¹ng khö ϕ M ( Z +1 ) / M Z + lµ thÕ oxy hãa khö ë d¹ng ion tù do ϕ LnM ( Z +1 ) + / LnM Z + lµ thÕ oxy hãa khö tån t¹i d−íi d¹ng phøc R: h»ng sè khÝ; T: nhiÖt ®é tuyÖt ®èi; F: h»ng sè Faraday Tõ c«ng thøc (1.9) ta thÊy, tuú thuéc vµo t−¬ng quan møc ®é thay ®æi ®é bÒn chung cña phøc cña ion kim lo¹i ë c¸c tr¹ng th¸i oxy hãa mµ thÕ oxy hãa - khö cña cÆp thay ®æi theo. V× vËy mçi lo¹i phøc sÏ cã tØ lÖ KLnM(Z+1)+/ KLnMZ+ ®Æc tr−ng: - Tr−êng hîp KLnM(Z+1)+ > KLnMZ+ th× ϕLnM (Z+1)+ / LnM Z+ < ϕM (Z+1)+ / Z+ M sÏ lµm cho phøc ®−îc t¹o thµnh æn ®Þnh ë tr¹ng th¸i oxy hãa cao cña ion kim lo¹i M ( z +1) + (d¹ng oxy hãa), kh¶ n¨ng oxy hãa cña hÖ sÏ t¨ng. §iÒu nµy x¶y ra khi ligan t¹o liªn kÕt σ víi ion kim lo¹i. VÝ dô 2: ϕ ϕ [Fe(CN)6] 3-/[Fe(CN)6] 4-=0,36v < Fe3+/Fe2+=0,771v Ta thÊy, ion Fe3+ ®−îc æn ®Þnh trong phøc chÊt [Fe(CN)6]3- v× ligan CN- lµ σ-donor m¹nh, cã ®é ph©n cùc lín, do ®ã thuËn lîi cho sù t¹o phøc víi Fe3+ h¬n. Y X + Fe3+ : CN O H×nh 1.2 Liªn kÕt phèi trÝ σ gi÷a Fe3+ vµ CN-
12 - Tr−êng hîp ng−îc l¹i KLnM(z+1)+ < KLnMz+ th× ϕLnM(z+1)+/ LnMz+ >ϕM(z+1)+/ Mz+ Chøng tá tr¹ng th¸i oxy hãa thÊp M z + (d¹ng khö) ®−îc æn ®Þnh ®−îc. Kh¶ n¨ng nµy x¶y ra khi ligan t¹o liªn kÕt π ng−îc víi ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp M z + (h×nh 1.1 b). VÝ dô 3: L = o-phenantrolin (phen) cã t¸c dông æn ®Þnh tèt Fe2+ trong dung dÞch n−íc, v× ϕ Fe 3+ ( Phen ) 3 / Fe 2 + ( Phen ) 3 = 1,196v > ϕ Fe 3+ / Fe 2 + = 0,771v [40]. Tõ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu [21], [33], [35] cho thÊy: ë mét gi¸ trÞ tèi −u vÒ thÕ oxy hãa - khö cña phøc chÊt xóc t¸c, ho¹t tÝnh xóc t¸c ®¹t cùc ®¹i, do ®ã phøc chÊt xóc t¸c còng ph¶i cã ®é bÒn tèi −u. NÕu ®é bÒn qu¸ nhá, phøc chÊt bÞ thuû ph©n vµ nÕu ®é bÒn qu¸ lín, phøc chÊt sÏ mÊt ho¹t tÝnh xóc t¸c [31]. Do ®ã thÕ oxy hãa - khö lµ mét tiªu chuÈn ®¸ng tin cËy ®Ó lùa chän lo¹i phøc chÊt xóc t¸c. Cã nhiÒu yÕu tè ¶nh h−ëng tíi sù thay ®æi thÕ oxy hãa - khö cña hÖ nh− hiÖu øng tÜnh ®iÖn, tr−êng ligan, hiÖu øng kh«ng gian, sù thay ®æi entropy. NÕu trong hÖ cßn cã mÆt ®ång thêi hai hay nhiÒu lo¹i phèi tö kh¸c nhau nh− lµ L vµ L′ th× ph−¬ng tr×nh Nernst (1.9) trë nªn phøc t¹p h¬n nhiÒu. Khi ®ã, ph−¬ng tr×nh Nernst ®−îc viÕt d−íi d¹ng hµm cña nhiÒu biÕn nh− sè ®iÖn tö tham gia vµo t−¬ng t¸c oxy hãa - khö chuÈn, nång ®é phøc ë d¹ng oxy hãa vµ d¹ng khö, h»ng sè bÒn cña phøc ë d¹ng oxy hãa vµ d¹ng khö, sè t©m phøc ë d¹ng oxy hãa vµ d¹ng khö, sè nhãm phèi tö L, L' hay - OH trong phøc, sè nhãm bÞ proton hãa trong c¸c phøc d¹ng oxy hãa vµ khö, ho¹t ®é cña H+ … [32]. Do ®ã ta cã thÓ chän ligan vµ c¸c ®iÒu kiÖn ph¶n øng thÝch hîp sao cho ®¹t ®−îc gi¸ trÞ pH, cÊu tróc còng nh− nång ®é ion trung t©m vµ ligan, c¸c t¸c nh©n hç trî thÝch hîp ®Ó cã ®−îc h»ng sè bÒn phøc vµ thÕ oxy hãa - khö nh− mong muèn. T×m ®iÒu kiÖn tèi −u cho ph¶n øng xóc t¸c lµ bµi to¸n hµng ®Çu cho c«ng nghÖ chÕ t¹o xóc t¸c phøc. NhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu xóc t¸c
13 phøc cho thÊy mçi lo¹i phøc ho¹t ®éng ë nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau vÒ pH, nång ®é c¸c chÊt tham gia ph¶n øng, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. 1.1.4.3. Lµm t¨ng tèc ®é cña ph¶n øng hãa häc trong dung dÞch n−íc Tõ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n vÒ ®éng häc ph¶n øng, tèc ®é ph¶n øng ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: n n n W = K .C ΧΤ .C S 12 .C S 32 ... 1 (1.10) Trong ®ã: Cxt vµ Csi: nång ®é chÊt xóc t¸c vµ c¸c chÊt tham gia ph¶n øng; ni: bËc ph¶n øng theo chÊt thø i. K lµ h»ng sè tèc ®é ph¶n øng vµ nã ®−îc x¸c ®Þnh tõ c«ng thøc: K bT ΔS ≠ / R ΔH ≠ / RT K = χ. .e .e (1.11) h Trong ®ã: h lµ h»ng sè plank; Kb: h»ng sè Boltzmann; χ h»ng sè tèc ®é hiÖu dông cña ph¶n øng; ΔH ≠ vµ ΔS ≠ entanpy vµ entropy ho¹t hãa; R: h»ng sè khÝ; T: nhiÖt ®é tuyÖt ®èi. Trong cïng ®iÒu kiÖn nh− nhau, nguyªn nh©n dÉn ®Õn t¨ng tèc ®é ph¶n øng khi cã xóc t¸c phøc lµ sù h×nh thµnh phøc trung gian ho¹t ®éng. ≠ S + O2 + MmLn [LnMmz+SO2] ⎯K⎯ ⎯ XT →P Do vËn chuyÓn ®ång bé nhiÒu ®iÖn tö trong mét giai ®o¹n gi÷a c¸c chÊt tham gia ph¶n øng víi chÊt xóc t¸c, dÉn ®Õn ph¶n øng xóc t¸c x¶y ra ë ®iÒu kiÖn mÒm dÞu (nhiÖt ®é, ¸p suÊt b×nh th−êng) víi ho¹t tÝnh xóc t¸c vµ ®é chän läc cao. Ta thÊy tèc ®é ph¶n øng phô thuéc vµo c¶ hai yÕu tè lµ cÊu tróc vµ n¨ng l−îng: - VÒ mÆt n¨ng l−îng: trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh phøc trung gian ho¹t ®éng, do cã sù ph©n bè l¹i mËt ®é electron, lµm cho c¸c liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t nh©n tham gia t−¬ng t¸c yÕu ®i, ®é hçn ®én cña hÖ t¨ng lªn (entropy t¨ng) ®· t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho nh÷ng ®Þnh h−íng thÝch hîp vµ c¸c biÕn ®æi hãa
14 häc, ®ång thêi lµm gi¶m entanpy ΔH ≠ cña qu¸ tr×nh (tøc lµ lµm gi¶m n¨ng l−îng ho¹t hãa Ea). KÕt qu¶ lµ ph¶n øng x¶y ra dÔ dµng víi tèc ®é cao h¬n khi kh«ng cã xóc t¸c [10]. Trong hÖ ph¶n øng xóc t¸c, ph¶n øng t¹o hîp chÊt bÒ mÆt trung gian cÇn n¨ng l−îng ho¹t hãa nhá h¬n n¨ng l−îng ho¹t hãa kh«ng xóc t¸c, do ®ã tèc ®é ph¶n øng t¨ng lªn. B¶n chÊt t¸c dông cña mäi xóc t¸c lµ lµm gi¶m n¨ng l−îng ho¹t hãa cña ph¶n øng: khi n¨ng l−îng ho¹t hãa cña ph¶n øng gi¶m th× tèc ®é ph¶n øng t¨ng. Còng trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh phøc trung gian ho¹t ®éng, mçi sù dÞch chuyÓn hay ®Þnh h−íng ®Òu kÌm theo nh÷ng mÊt m¸t n¨ng l−îng nhÊt ®Þnh. Cho nªn, mét chÊt xóc t¸c ®−îc xem nh− cã hiÖu qu¶ m¹nh khi nã lµm cho qu¸ tr×nh ph¶n øng x¶y ra víi Ýt giai ®o¹n trung gian nhÊt, gi¶m tèi ®a n¨ng l−îng cho nh÷ng chuyÓn ®éng quay hay nh÷ng s¾p xÕp míi. - VÒ mÆt cÊu tróc: thµnh phÇn vµ cÊu tróc cña phøc trung gian ho¹t ®éng quyÕt ®Þnh nh÷ng tÝnh n¨ng ®Æc biÖt cña phøc xóc t¸c: nã cã thÓ øc chÕ hay ho¹t hãa mét qu¸ tr×nh ®Ó ng¨n ngõa nh÷ng s¶n phÈm phô hay t¨ng c−êng nh÷ng s¶n phÈm mong muèn, thËm chÝ yÕu tè cÊu tróc cã thÓ thay ®æi c¶ c¬ chÕ ph¶n øng vµ do ®ã lµm thay ®æi c¶ s¶n phÈm ph¶n øng. 1.1.5. Mèi liªn hÖ gi÷a nhiÖt ®éng häc sù t¹o phøc chÊt vµ xóc t¸c §a sè c¸c kim lo¹i tån t¹i d−íi d¹ng phøc trong dung dÞch lµ nh÷ng xóc t¸c tèt cho c¸c ph¶n øng ®ång thÓ. Trong qu¸ tr×nh ph¶n øng, th«ng th−êng cã sù t¹o phøc gi÷a chÊt xóc t¸c vµ chÊt ph¶n øng. V× vËy, nh÷ng phøc chÊt mµ nguyªn tö trung t©m ch−a b·o hoµ vÒ sè phèi trÝ míi cã t¸c dông xóc t¸c. Khi ®ã, ph©n tö c¸c chÊt ph¶n øng míi cã thÓ x©m nhËp vµo néi cÇu ®Ó liªn kÕt phèi trÝ víi ion trung t©m M z + vµ do ®ã chóng ®−îc ho¹t hãa vµ tiÕp tôc biÕn ®æi. Trong tr−êng hîp phøc chÊt ®· b·o hoµ phèi trÝ (ligan chiÕm hÕt c¸c vÞ trÝ tù do trong néi cÇu) th−êng kh«ng cã ho¹t tÝnh xóc t¸c, khi ®ã ligan trë thµnh chÊt øc chÕ cña qu¸ tr×nh xóc t¸c [39]. Tuy nhiªn, còng kh«ng thÓ cho r»ng