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单态氧 编辑
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,即他们的自旋多重性均为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 |
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 | |
10 | |
环己烷 | 16 |
正丁醇 | 19 |
重水 | 20 (32) |
苯 | 24 |
25 | |
重氢丙酮 | 25 |
乙腈 | 30 |
33 | |
叔丁醇 | 34 |
氯仿 | 60 |
200 | |
六氟苯 | 600 |
700 | |
氟利昂Ⅱ(CF3Cl) | 1000 |
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、叶绿素等),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-