液体酸素が青くならないのはなぜ？

酸素ボンベから集めた酸素は青くなるのに，液体窒素を入れたアルミ缶で空気中の酸素を冷却して得られる液体酸素は青くなりません。量を増やしても透明で少し白く濁った状態です。線香の火を投入すると液体中で燃焼するので液体酸素がある程度存在するのは確認できますが，色が青くならない理由が分かりません。なぜ，このような現象が起こるのでしょうか。

No.2 ベストアンサー 回答者： waamos 回答日時： 2010/12/18 15:23

液体窒素で希釈されているためだと思います。

酸素分子は、1個の光子を、分子２個で同時に吸収する反応で可視光、
特に赤から緑の光を吸収します。このため白色光を液体酸素に通すと、
透過光は青く見えます。

この反応が起きるためには、光子が飛んできたときに、酸素分子２つが
近くに無いといけません。液体窒素で薄められたために、酸素分子どうしが
近くにいる確率が減って光吸収の確率が落ちた、と説明できると思います。


以下蛇足です。

酸素が光を吸収する電子遷移を列挙しています。液体窒素中に酸素が混じった状態では、
３つ目の１光子２分子吸収という遷移反応が起きにくいため、可視光がほとんど
吸収されないのだろうと思います。


【酸素の電子励起と吸収帯】

(1) π*→π*遷移：759.6nm（赤）、1263nm（近赤外光）を吸収。
　吸収強度は極々小さい（スピン禁制）。

　O2(3∑g+) +　光子 → O2(1Δg , 1∑g+)
　
(2) π→π*遷移：244 と 203 nm（紫外）を吸収。
　紫外線は液体酸素の色には関係ない。
　
　O2(3∑g+) + 光子 → O2(3∑u+)
　O2(3∑u+) + 光子 → O2(3∑u-)
　
(3) １光子２分子遷移：赤～緑の光を吸収（630 nm, 580 nm, 540 nm, 500 nm）

　2 O2(3∑g+) + 光子 → 2 O2(1Δg)
　2 O2(3∑g+) + 光子 → O2(1Δg) + O2(1∑g+)
　

この説明は、"Holleman-Wiberg's Inorganic Chemistry"という
無機化学の教科書、P478のまる写しです。高い教科書ですが、
幸いなことに、この部分はGoogle booksで読めます。参考URLが
上手くいかなかったら、Google booksの検索窓に
（引用符をつけて）"color of oxygen"と入力してください。

参考URL：http://books.google.co.jp/books?id=Mtth5g59dEIC& …

この回答へのお礼

とても詳しい説明ありがとうございました。参考ＵＲＬまで教えて頂き大変勉強になりました。液体窒素で，空気中の窒素が凝結するとは思いませんでした。

お礼日時：2010/12/18 19:56

No.1 回答者： windwald 回答日時： 2010/12/18 09:25

単純に量が少ないからでしょう。

ほんの少し絵の具を溶かした薄い水色の水は画用紙に塗ってもその色が分からないのと同じです。

この回答への補足

その可能性もあるかと，試験管に４分の１ほど集めても青くなりませんでした。

補足日時：2010/12/18 11:29