在标準溫度和壓力下(xià),氧氣是一(yī)種無色、無臭、無味的氣體(tǐ),分(fēn)子式爲 O2,簡稱雙氧。
作爲雙氧,兩個氧原子以化學方式相互結合。根據理論水平可以對鍵進行不同的描述,但可以合理且簡單地描述爲共價雙鍵,它是由填充由單個氧原子的原子軌道形成的分(fēn)子軌道産生(shēng)的,填充後形成一(yī)個鍵兩個的順序。更具體(tǐ)地說,雙鍵是連續的、低到高的能量或Aufbau填充軌道的結果,以及在連續填充低 σ 和 σ *之後抵消來自 2s 電子的貢獻軌道;沿 OO 分(fēn)子軸的兩個原子 2p 軌道的 σ 重疊和垂直于 OO 分(fēn)子軸的兩對原子 2p 軌道的π重疊,然後在部分(fēn)填充後抵消了六個 2p 電子中(zhōng)其餘兩個的貢獻最低的π和π *軌道。
這種抵消和 σ 和π重疊的組合導緻雙氧的雙鍵特性和反應性,以及三重電子基态。具有兩個不成對電子的電子配置,如在能量相等的雙氧軌道(參見圖中(zhōng)填充的π * 軌道)中(zhōng)發現的(即簡并),是一(yī)種稱爲自旋三重态的配置。因此,O的基态
2分(fēn)子被稱爲三線态氧。
液态氧,由于其順磁性而暫時懸浮在磁鐵中(zhōng)在三元組形式中(zhōng),O2分(fēn)子是順磁性的。也就是說,由于分(fēn)子中(zhōng)未配對電子的自旋 磁矩以及相鄰O之間的負交換能,當存在磁場時,它們賦予氧磁性2分(fēn)子,液氧具有很強的磁性,在實驗室演示中(zhōng),可以在強力磁鐵的兩極之間抵抗自身的重量支撐一(yī)個液氧橋。
單線态氧是對幾種高能分(fēn)子O 的名稱2其中(zhōng)所有的電子自旋都是成對的。與普通(三重态)分(fēn)子氧相比,它與普通有機分(fēn)子的反應性要高得多。在自然界中(zhōng),單線态氧通常是在光合作用過程中(zhōng)利用陽光的能量由水形成的,它還在對流層中(zhōng)通過短波長光對臭氧的光解作用産生(shēng)和作爲活性氧來源的免疫系統産生(shēng)。[35] 光合生(shēng)物(wù)(也可能是動物(wù))中(zhōng)的類胡蘿蔔素在從單線态氧中(zhōng)吸收能量并将其轉化爲未激發的基态,以免對組織造成傷害方面發揮着重要作用。