.jpg "Синглетный кислород - что это такое, польза и вред синглетного кислорода для здоровья человека, описание и формула синглетного кислорода")
Синглетный кислород — что это такое, польза и вред синглетного кислорода для здоровья человека, описание и формула синглетного кислорода
Мы доставляем концентраторы кислорода по Москве в день заказа!(При оформлении заказа в первой половине текущего дня)
Синглетный кислород — это тот же молекулярный кислород, то есть формула синглетного кислорода тоже O2. Обычные и синглетные молекулы отличаются друг от друга только на уровне квантовой механики, то есть орбиталей и электронов.
Особенности строения и химии синглетного кислорода
В отличие от триплетного или основного кислорода, у синглетного есть неподеленная электронная пара. В таком состоянии кислород обладает более высокой энергией. В газовой фазе наиболее стабильные синглетные молекулы могут сохраняться до 72 часов, но со временем они все равно переходят в более стабильное триплетное состояние с меньшей энергией. В растворе этот переход происходит быстрее секунды.
Химические отличия синглетного кислорода состоят в том, что он активнее вступает в химические взаимодействия. Кислород в синглетном состоянии является более сильным окислителем, а также может участвовать в органических процессах, в которых не участвуют триплетные молекулы.
Польза и вред синглетного кислорода
В организме активный кислород переводится в обычный антиоксидантной защитной системой, но при нарушениях этой системы могут развиваться заболевания. Для их лечения и профилактики используют антиоксиданты.
Побочные эффекты длительного воздействия активного кислорода:
- окисление мембранных липидов и повреждение клетки;
- окисление холестерина и негативные изменения в сосудах;
- повреждение генетического аппарата клетки и др.
.jpg)
При этом дозированное использование специально сгенерированного активного кислорода приносит пользу и показано при многих заболеваниях. В жидкой среде клетки поступающий активный кислород быстро переходит в триплетную фазу, выделяя энергию. Это стимулирует многие важные биохимические процессы.
Лечебные эффекты синглетного кислорода:
- стимуляция собственной антиоксидантной системы;
- ускорение реакций обмена и процессов регенерации;
- устранение воспалительных процессов;
- повышение эффективности дыхания, устранение гипоксии;
- разжижение мокроты в легких и облегчение ее выхода;
- улучшение кровообращения;
- нормализация артериального давления.
Активный кислород используется для лечения и профилактики многих метаболических, сердечнососудистых, гормональных, легочных, пищеварительных и неврологических заболеваний.
Получение активного кислорода
Есть специальные генераторы кислорода, которые переводят обычный кислород в более активный. Для активации кислорода используется физическое воздействие — высокочастотный электрический разряд, магнитное поле и другие. Такие аппараты обычно получают кислород из атмосферного воздуха в невысокой концентрации (около 30%), они не заменяют обычные медицинские кислородные аппараты в лечении тяжелых заболеваний легких и не подходят для оказания экстренной помощи при острой гипоксии.
Вращение
В s = 1⁄2спины двух электронов на вырожденных орбиталях дает в общей сложности 2 × 2 = 4 независимых спиновых состояния. Обменное взаимодействие разбивает их на синглетное состояние (общий спин S = 0)
и набор из 3 вырожденных триплетные состояния (S = 1). В соответствии с Правила Хунда, триплетные состояния энергетически более выгодны и соответствуют основному состоянию молекулы с полным электронным спином S = 1.
Возбуждение S = 0 состояние приводит к гораздо большей реактивности, метастабильныйсинглетный кислород.[4][5]
Наблюдение в жидком состоянии
Обычный экспериментальный способ наблюдать парамагнетизм дикислорода — охладить его до жидкой фазы. Если налить жидкий кислород между полюсами сильных магнитов, которые расположены близко друг к другу, он может быть взвешен. Или магнит может тянуть струю жидкого кислорода, когда он льется. Теория молекулярных орбиталей дает объяснение этим наблюдениям.
Реакция
Необычная электронная конфигурация препятствует прямому взаимодействию молекулярного кислорода со многими другими молекулами, которые часто находятся в синглетное состояние. Однако триплетный кислород будет легко реагировать с молекулами в дублетное состояние сформировать новый радикал.
Для сохранения спинового квантового числа потребуется триплет переходное состояние в реакции триплетного кислорода с закрытая оболочка (молекула в синглетном состоянии). Требуемой дополнительной энергии достаточно для предотвращения прямой реакции при температуре окружающей среды со всеми субстратами, кроме наиболее реактивных, например белый фосфор.
При более высоких температурах или в присутствии подходящих катализаторов реакция протекает легче. Например, большинство легковоспламеняющихся веществ характеризуются температура самовоспламенения при котором они будут гореть на воздухе без внешнего пламени или искры.
Рекомендации
- ^ аб«Триплетный кислород (CHEBI: 27140)». Химические объекты, представляющие биологический интерес (ChEBI). Великобритания: Европейский институт биоинформатики.
- ^Борден, Уэстон Тэтчер; Хоффманн, Роальд; Stuyver, Thijs; Чен, Бо (2022). «Диоксид кислорода: что делает этот триплетный бирадикал кинетически устойчивым?». Журнал Американского химического общества. 139 (26): 9010–9018. Дои:10.1021 / jacs.7b04232. PMID 28613073.
- ^Аткинс, Питер; Де Паула, Хулио; Фридман, Рональд (2009) Кванта, материя и изменение: молекулярный подход к физической химии, стр. 341–342, Oxford: Oxford University Press, ISBN 0199206066, видеть [1]. по состоянию на 11 августа 2022 г.
- ^Вульфсберг, Гэри (2000). Неорганическая химия. Саусалито, Калифорния: University Science Press. п. 879. ISBN 9781891389016.
- ^Массачусетский технологический институт (2022 г.). «Кислородные состояния»(PDF). Основы неорганической химии I.
- ^Housecroft, Catherine E .; Шарп, Алан Г. (2005). Неорганическая химия (2-е изд.). Пирсон Прентис-Холл. п. 438. ISBN 978-0130-39913-7.
- ^Хаускрофт и Шарп с.443
- ^Maksic, Z. B .; Орвилл-Томас, У. Дж. (1999). Наследие Полинга: современное моделирование химической связи. Амстердам: Эльзевир. п. 455. ISBN 978-0444825087.
Структура льюиса
Поскольку молекула в основном состоянии имеет ненулевой спин магнитный момент, кислород является парамагнитный; т. е. его можно притягивать к полюсам магнит. Таким образом Структура Льюиса O = O со всеми электронами в парах не точно отражает природу связи в молекулярном кислороде.
Однако альтернативная структура • O – O • также неадекватна, поскольку предполагает характер одинарной связи, в то время как экспериментально определенная длина облигации из 121 вечера[6] намного короче одинарной связи в пероксид водорода (HO – OH), длина которого составляет 147,5 мкм.[7] Это указывает на то, что триплетный кислород имеет более высокий порядок связи.
Молекулярная орбитальная теория необходимо использовать для правильного учета наблюдаемого парамагнетизма и короткой длины связи одновременно. В рамках теории молекулярных орбиталей связь кислород-кислород в триплетном дикислороде лучше описывать как одну полную σ-связь плюс две π-полусвязи, каждая полусвязь объясняется двухцентровая трехэлектронная (2c-3e) связь, чтобы получить чистую облигацию порядка двух (1 2 ×
1/2
) с учетом спинового состояния (
S
= 1). В случае триплетного дикислорода каждая связь 2c-3e состоит из двух электронов в π
ты
связывающая орбиталь и один электрон в π
грамм
антибондинговой орбитали, чтобы дать чистый вклад ордеров на облигации
1/2
Обычные правила построения структур Льюиса должны быть изменены с учетом таких молекул, как триплетный дикислород или оксид азота содержащие связи 2c-3e. По этому поводу нет единого мнения; Полинг предложил использовать три близко расположенных коллинеарных точки для обозначения трехэлектронной связи (см. иллюстрацию).[8]