Oxygène singulet

L'oxygène singulet, de symbole Modèle:Fchim ou O=O, est un état excité Modèle:Incise de la molécule de dioxygène. Il se forme notamment par réaction de l'eau oxygénée et de l'eau de Javel, par action des ions hypochlorite ClOModèle:Exp sur le peroxyde :

[[Peroxyde d'hydrogène|Modèle:Fchim]] + [[Hypochlorite|ClOModèle:Exp]] → [[Eau|Modèle:Fchim]] + [[Chlorure|ClModèle:Exp]] + Modèle:Fchim,

réaction qui s'accompagne d'une très faible luminescence rouge foncé^[1] par relaxation des molécules d'oxygène singulet.

L'oxygène singulet se caractérise par une configuration électronique particulière, notée ¹Δ_g, dans laquelle deux électrons de spins opposés ( $\begin{matrix} ↑ ↓ \end{matrix}$ ) se trouvent sur une orbitale antiliante π*, alors que le dioxygène triplet — forme habituelle de l'oxygène — est noté ³Σ_g⁻ et correspond à deux électrons de même spin ( $\begin{matrix} ↑ ↑ \end{matrix}$ ) répartis entre deux orbitales π* et π*. Un second état instable existe, noté ¹Σ_g⁺, qui diffère de l'état singulet ¹Δ_g par le fait que les deux électrons de spins opposés ( $\begin{matrix} ↑ ↓ \end{matrix}$ ) se répartissent sur deux orbitales π* différentes.

Modèle:De Molécule de dioxygène : état triplet ³Σ_g⁻, stable, à gauche ; états singulets ¹Δ_g, métastable, et ¹Σ_g⁺, instable, à droite.

Modèle:Clr

L'énergie d'excitation de l'oxygène singulet par rapport à l'oxygène triplet est de l'ordre de Modèle:Unité/2, correspondant à une relaxation à Modèle:Unité/2, dans le proche infrarouge^[2]. Cette transition, dans une molécule isolée, est interdite par les règles de conservation à la fois de spin, de parité et de symétrie, ce qui en fait une transition hautement improbable : l'excitation directe par un photon d'une molécule d'oxygène triplet en oxygène singulet est par conséquent quasiment impossible, et une molécule d'oxygène singulet en phase gazeuse a une durée de vie d'environ Modèle:Unité ; en solution, en revanche, cette durée de vie n'excède pas quelques microsecondes, voire nanosecondes^[3].

La détection de l'oxygène singulet dilué est possible à partir de sa faible phosphorescence à Modèle:Unité/2, mais, à plus forte concentration, une fluorescence rouge à Modèle:Unité/2 correspondant à la collision de deux molécules d'oxygène singulet permet de l'observer directement à l'œil nu^[4].