单线态氧

单线态氧

中文名称 单线态氧
即为 激发态的氧
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定义

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

寿命

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

制备

1ΔgO2:10^-6s~10^-5s

1Σg+O2:10^-9s

1ΔgO2>>1Σg+O2,因此通常说的单线态氧就是1Δg。

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(1Ο2)/μs
2
乙醇 10
环己烷 16
正丁醇 19
重水 20 (32)
24
丙酮 25
重氢丙酮 25
乙腈 30
吡啶 33
叔丁醇 34
氯仿 60
二硫化碳 200
六氟苯 600
四氯化碳 700
氟利昂Ⅱ(CF3Cl) 1000

相关反应

溶剂 τ(1Ο2)/μs
2
乙醇 10
环己烷 16
正丁醇 19
重水 20 (32)
24
丙酮 25
重氢丙酮 25
乙腈 30
吡啶 33
叔丁醇 34
氯仿 60
二硫化碳 200
六氟苯 600
四氯化碳 700
氟利昂Ⅱ(CF3Cl) 1000

图解

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+O2(基)----能量传递--->敏化剂+1O2

2.化学反应制备:H2O2+ClO- ----EtOH--->1O2+H20+Cl-

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