Étape 2: Chimiluminescence de l’oxygène singulet : la Version longue, technique (fond)
Bouclez votre ceinture de sécurité et tenez vos mégots. Temps d’une science.
Premier, quelques termes et définitions. Le diagramme ci-dessous est un diagramme d’orbitales moléculaires pour l’oxygène. Il s’agit d’un moyen de représenter graphiquement les niveaux d’énergie (orbitales) disponibles pour les électrons à remplir dans une molécule. Les cases à gauche et à droite représentent les orbitales atomiques que chaque atome d’oxygène contribue à la molécule. Ils sont étiquetés s (formé d’une sphère) et p (la forme une cacahuète). Dans le centre sont les orbitales moléculaires qui se forment lorsque les orbitales atomiques interagissent entre eux. Ils sont étiquetés σ (sigma, en forme de saucisson) et π (pi, la forme, Eh bien, deux π collé pieds-à-pieds). le spectacle d’astérisques qui sont « antiliante » orbitales - ce sont juste ce qu’ils sonnent comme et effectivement « annulent » un bond. Il y a des règles pour les orbitales atomiques peuvent « mélanger » et qui ne peut pas, mais on laisse ça pour un autre jour.
Ok - maintenant que nous avons les niveaux d’énergie tous les énoncés, nous pouvons remplir ensuite avec des électrons. Il existe certaines règles pour ce faire, cependant, qui deviendra pertinent plus tard ! Ils sont dans l’ordre :
1. Le principe de Afbau: électrons remplissent des États d’énergie plus faibles avant les États d’énergie plus élevée. Dans un atome ou une molécule, une énergie plus faible pour un électron signifie plus proche d’un noyau atomique. Les noyaux regorgent de protons et attirent les électrons chargés négativement.
2. règle de Hund: s’il y a des niveaux d’énergie qui sont égaux en énergie (appelée "dégénérer", mais pas dans la même manière que votre compagnon de chambre a été), remplir chacun d’eux possédant un électron avant l’un d’eux obtient deux électrons. C’est parce que la charge négative des électrons repoussent les autres électrons de charge négative. Beaucoup comme les enfants, il consomme moins d’énergie lors de chaque électron obtient sa propre chambre. Les électrons ont également une propriété appelée « spin », que vous pouvez penser comme les poteaux sur un aimant - électrons peuvent être « tourner » (pôle Nord vers le haut) ou « spin down » (pôle Nord vers le bas) tout comme aimants Placez ensuite les uns aux autres, les électrons dans les orbitales dégénérées aura tendance à avoir des spins identiques.
3. le principe d’Exclusion de Pauli: électrons ne peuvent pas avoir des jeux identiques de nombres quantiques. Fondamentalement, si vous remplissez ces niveaux d’énergie d’électrons, il y a valeurs associées à certaines propriétés des électrons. Sans entrer dans trop de détails, cela signifie que chaque orbitale ne peut contenir que deux électrons, et les électrons ont opposées de « tours ».
Donc, donner à ces règles, voici ce que notre diagramme d’énergie remplie ressemblerait. Tout d’abord, nous allons remplir les niveaux d’énergie atomiques (avec les six électrons de valence de l’oxygène).
Ensuite, nous allons remplir les orbitales moléculaires avec les douze électrons totales soumis par chaque oxygène. Cela nous donne l’état d’énergie le plus bas de l’oxygène, ou l’état de « triplet ». Remarquez qu’il y a deux électrons non appariés dans la molécule d’oxygène ! C’est pourquoi l’oxygène est tellement réactif – ces électrons non appariés sont juste des démangeaisons à réagir.
