Stap 3: Chemoluminescentie Singlet zuurstof: de lange, technische versie (vervolg)
OK, dus wat heeft dit te maken hebben met bleekmiddel en waterstofperoxide?
Oke, neer aan zaken.
Waterstof peroxide (H2O2) kan worden geoxideerd door een verscheidenheid van oxiderende agenten geven enthousiast (singletzuurstof) (O2*).
De algemene reactie is: H2O2 + [oxidant] → O2* H2O + [verminderde oxidant]
Maar waarom is de zuurstof op reactie opgewekt? Wat maakt het zo speciaal, hè?
De reden dat de zuurstof in de geëxciteerde toestand is dat alle van de elektronen tijdens de reactie zijn gekoppeld. Dientengevolge, zijn alle van de elektronen in het product, alsmede gekoppeld! Bekijk het moleculaire orbitaal diagram:
Ah, dus het Hund van regel overtreden!
Precies! De twee elektronen gepropt in de enkele orbital elkaar afstoten en snel * ontspannen terug naar de grondtoestand. De overtollige energie wordt vrijgegeven als licht, voornamelijk op 1270 nanometer.
Wacht een minuut - 1270 nanometer? Leuk vindt, diep infrarood? Laatste ik gecontroleerd, mijn oogbollen dieptepunt rond 700 nanometer.
OK, fijn, misschien zijn er een paar andere details die ik...
Buiten mee.
Weet je het zeker? Het is slechts een klein detail.
Ik lees dit ver, niet ik? Don't make me je klap.
Oke, bericht ontvangen. Als de concentratie van singletzuurstof hoog genoeg is, twee moleculen zal statistische en tegelijkertijd ontspannen (2 O2* (O2) →2* → 2 O2 + foton), uitstralen van licht op 633 en 703 nanometer. Ter vergelijking: de klassieke rode laseraanwijzer straalt rood licht rond 630-650 nanometer. Vandaar, de angstaanjagende rood licht.
* Ok, er is een ander klein detail die ik weggelaten - is de overgang van singletzuurstof terug naar grondtoestand zuurstof eigenlijk quantum-mechanisch verboden (dubbel verboden als we being nauwkeurig). In feite, is het een van nature's meest verboden overgangen! Op zijn eigen, singlet zuurstof heeft een zeer lange levensduur (tot een uur, dat een BIG DEAL voor opgewonden moleculen is) voordat het vervalt. Echter in waterige oplossingen, wordt deze overgang bijgestaan door interacties met watermoleculen, waardoor de gemiddelde levensduur tot iets over de volgorde van 3,5 microseconden.
