單線態氧

單線態氧

激發態氧分子。基態氧原子(三線態氧分子)被激發後,原本兩個π2p*軌道中兩個自鏇平行的電子,既可以同時占據一個π2p*軌道,自鏇相反,也可以分別占據兩個π2p*軌道,自鏇相反。兩種激發態,S=0,2S+1=1 即他們的自鏇多重性均為1,是單重態(分別用1Δg和1Σg+表示)。因此,激發態氧分子又成為單線態氧1O2。

定義

激發態氧分子。基態氧原子(三線態氧分子)被激發後,原本兩個π2p*軌道中兩個自鏇平行的電子,既可以同時占據一個π2p*軌道,自鏇相反,也可以分別占據兩個π2p*軌道,自鏇相反。兩種激發態,S=0,2S+1=1
即他們的自鏇多重性均為1,是單重態(分別用1Δg和1Σg+表示)。因此,激發態氧分子又成為單線態氧1O2。
電子態 π*2p 軌道電子排布 符號 高出基態的能量/kJ·mol-1
第二激發態 ↑↓
Σg(O2)
154.8
第一激發態 ↑↓
Δg(O2)
92.0
基態 ↑↑ Σg (O2) 0

壽命

1ΔgO2:10^-6s~10^-5s
1Σg+O2:10^-9s
1ΔgO2>>1Σg+O2,因此通常說的單線態氧就是1Δg。
單線態氧的壽命與其所處環境密切相關,在氣體環境室溫下,可達到1小時以上(有報導為72 分鐘),而在溶液不同溶液中壽命不同。
單線態氧在不同溶劑中的壽命:

溶劑

τ(1Ο2)/μs


2

乙醇

10

環己烷

16

正丁醇

19

重水

20 (32)


24

丙酮

25

重氫丙酮

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

製備

基態氧分子吸收光直接產生1O2是不可能的,躍遷高度禁阻。可以通過光敏化法、微波放電法和化學方法得到。
1.光敏化法就是在光敏化劑作用下對基態氧進行輻照。常用的光敏化劑是一種螢光性染料(如螢光黃、亞甲基藍、葉綠素等),可表示為:
敏化劑----hv--->敏化劑T1
敏化劑T1+O2(基)----能量傳遞--->敏化劑+1O2
2.化學反應製備:H2O2+ClO- ----EtOH--->1O2+H20+Cl-

相關反應

1.主要是1,2-、1,3-及1,4-烯烴的加成:
R2C=CR`2+1O2----->---hv或△--->R2CO+R`2CO
2.1O2在體內會不斷生成與猝滅,並且在多種生理及病理過程中起作用(包括好的和壞的)。例如,在染料光敏化氧化條件下,各種生物成分(蛋白質、胺基酸、核酸等)很容易與氧反應而使有機體損壞,如在動物和人體中會引起蛋白質光氧化疾病等。

圖解


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