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一重項酸素と三重項酸素の違いが知りたいです。
量子力学で習うスピンという物が重要とはわかっているのですが量子力学は習ってないのでスピンというものがわかりません。
一重項酸素の方が反応性が高いということでエネルギーが高いというのは知っているのですが、根本的な違いがわかりません。たとえばルイスの電子構造式で表したら同じなのでしょうか???
どなたか簡単に説明していただけませんか?
お願いします。

教えて!goo グレード

A 回答 (4件)

基本的に「量子化学無し」で一重項と三重項を区別するのは「無理」です。


#2のお答えが最も適切だと思いますが、正しくは三重項酸素のルイス構造は、三重結合がある、
 ‥  ‥
・O:::O・
となり、オクテットからはずれています。
両方の酸素にある不対電子が「縮重軌道」に関する「フント則」により同方向に揃って「反結合軌道」に入っているため、1/2+1/2=1のスピンを持ち、三重項となります。また反結合軌道に二つの電子が入っているため三重結合の一結合分が「無効」化されます。
一重項の酸素一番下の構造はルイス構造で描くと、
 ‥  ‥
・O:::O(・)
になります。カッコ内の電子はさらに高い順位へ昇っています。その場合「縮重」が解けて「フント則」が適用されなくなり不対電子二つが逆平行になるため、1/2+(-1/2)=0、となり一重項になります。
と、このように量子化学を使わないと全然意味が分かりません。
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一重項:不対電子数 0、スピン量子数 0


二重項:不対電子数 1、スピン量子数 1/2  ↑、↓
三重項:不対電子数 2,スピン量子数 3    ↑↑、↓↓、↑↓
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大雑把な話として、O=O二重結合になっているのが一重項です。


何か、そっちの方が安定なようが気がするかもしれませんけどね。
ルイス構造で強いて表すとするならば、
一重項
 ‥  ‥
:O::O:

三重項
 ‥ ‥
・O:O・
 ‥ ‥
となりますかね。
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スピンは電子の自転だと思っておきましょう。


自転の向きが右回りの電子を↑、左回りの電子を↓で表すとすると、
↑↑ 三重項
↑↓ 一重項
です。

酸素が常磁性を示すのは、三重項でスピンが残っているからです。
一重項だと、スピンが打ち消しあって反磁性になります。

ルイスの電子式では三重項酸素は表せません。
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