Kök Chemiluminescence (2 / 7 steg)

Steg 2: Chemiluminescence av Singlet syre: den långa, tekniska versionen (bakgrund)

Spänn fast säkerhetsbältena och håll på din rumpor. Dags för några vetenskap.

Första, några termer och definitioner. Diagrammet nedan är en molekylär orbital diagram för syre. Detta är ett sätt att grafiskt representera energinivåer (orbitaler) tillgänglig för elektroner för att fylla i en molekyl. Rutorna till vänster och höger representerar de atom orbitaler som varje syreatom bidrar till molekylen. De är märkta s (formad som en sfär) och p (formad som en jordnöt). I mitten är de molekylära orbitalsna som bildar när de atom orbitalsna interagerar med varandra. De är märkta σ (sigma, formad som en korv) och π (pi, formad som, Tja, två π limmade fötter-till-fötter). asterisker showen som är "antibonding" orbitaler - dessa är precis vad de låter som, och "upphäva effektivt" ett band. Det finns regler för vad Atom orbitaler kan "blanda" och som inte kan men vi lämnar det för en annan dag.

OK - nu när vi har energinivåer alla läggas ut, kan vi fylla sedan med elektroner. Det finns vissa regler för detta, men som blir relevanta senare! De är i ordning:

1. Den Afbau principen: elektroner fyller lägre energi staterna före högre energi stater. I en atom eller en molekyl innebär lägre energi till en elektron närmare en atom-nucleus. Kärnorna är fulla av protoner och locka negativt laddade elektroner.

2. hunds regel: om det finns energi nivåer som är lika i energi (kallas "urartar", men inte på samma sätt som din rumskamrat var), fylla dem alla med en elektron innan någon av dem blir två elektroner. Detta beror negativt laddade elektroner stöta bort andra negativt laddade elektroner. Mycket som barn kräver det mindre energi när varje elektron får eget rum. Elektroner har också en egenskap som kallas "spin," som du kan tänka på som polerna på en magnet - elektroner kan vara "snurra" (Nordpolen upp) eller "snurra ner" (Nordpolen ner) precis som magneter placera nästa till varandra, elektroner i degenererade orbitaler tenderar att ha identiska snurrar.

3. Pauli uteslutandeprincipen: elektroner kan inte ha identiska uppsättningar av quantum numrerar. I grund och botten när du fyller dessa energinivåer med elektroner, det finns värden som är associerade med några av egenskaperna för elektronerna. Utan att gå in alltför detaljerat, innebär detta att varje orbital rymmer bara två elektroner, och elektronerna har till motsatta "spins."

Så ge dessa regler, här är vad våra fyllda energi diagrammet skulle se ut. Först ska vi fylla Atom energinivåer (med de sex valenselektroner av syre).

Nästa, så fyller vi de molekylära orbitalsna med tolv totala elektronerna bidragit vid varje syre. Detta ger oss den lägsta energi i syre, eller den "triplet". Märke att det finns två oparade elektroner i syre molekylen! Det är därför syre är så reaktivt - de oparade elektronerna bara klåda att reagera.