单态氧 编辑

化学物质
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单态(Singlet oxygen,1O2)即激发态氧分子,激发态氧分子又称为单线态氧。

基本信息

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中文名:单态氧

外文名:Singletoxygen,1O2

别名:单线态氧

化学式:1O₂

所属学科:光动

定义

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激发态氧分子。基态氧原子(三线态氧分子)被激发后,原本两个2pπ*轨道中两个自旋平行的电子,既可以同时占据一个2pπ*轨道,自旋相反,也可以分别占据两个2pπ*轨道,自旋相反。两种激发态,S=0,2S+1=1,即他们的自旋重性均为1,是单重态(分别用1Δg和1Σg+表示)。因此,激发态氧分子又称为单线态氧1O2

电子态

π*2p 轨道电子排布

符号

高出基态的能量/kJ·mol-1

第二激发态(单线态)

↑ ↓

1Σg+(1O2)

154.8

第一激发态(单线态)

↑ ↓

1Δg(1O2)

92.0

基态(三线态)

↑ ↑

3Σg-(3O2)

0

寿命

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1ΔgO2:10^-6s~10^-5s

1Σg+O2:10^-9s

1ΔgO2>>1Σg+O2,因此通常说的单线态氧就是1ΔgO2

单线态氧的寿命与其所处环境密切相关,在气体环境室温下,可达到1小时以上(有报道为72 分钟),而在溶液不同溶液中寿命不同。

单线态氧在不同溶剂中的寿命:

溶剂

τ(1O2)/μs

2

乙醇

10

环己烷

16

正丁醇

19

重水

20 (32)

24

丙酮

25

丙酮

25

乙腈

30

吡啶

33

叔丁醇

34

氯仿

60

200

六氟苯

600

四氯化碳

700

氟利昂Ⅱ(CF3Cl)

1000

制备

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基态氧分子吸收光直接产生1O2是不可能的,跃迁高度禁阻。可以通过光敏化法、微波放电法和化学方法得到。

1.光敏化法就是在光敏化剂作用下对基态氧进行辐照。常用的光敏化剂是一种荧光性染料(如荧光黄、亚甲基蓝、叶绿素),可表示为:

敏化剂----hv--->敏化剂T1

敏化剂T1+3O2----能量传递--->敏化剂+1O2

2.化学反应制备:H2O2+ClO-----EtOH--->1O2+H2O+Cl-

相关反应

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1.主要是1,2-、1,3-及1,4-烯烃的加成:

R2C=CR`2+1O2----->---hv或△--->R2CO+R`2CO

2.1O2在体内会不断生成与猝灭,并且在多种生理及病理过程中起作用(包括好的和坏的)。例如,在染料光敏化氧化条件下,各种生物成分(蛋白质氨基酸核酸等)很容易与氧反应而使有机体损坏,如在动物人体中会引起蛋白质光氧化疾病等。

图解-单态氧 图解-单态氧

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