Skript zum AC-Teil - Anorganische Chemie, AK Röhr, Freiburg

80 KAPITEL 9. SAUERSTOFF UND SCHWEFEL
den antibindenden Π∗-Molekülorbitalen. Diese
besitzen aber nun entgegengesetzten Spin.
Die Bezeichnung als Triplett- bzw. Singulett-
Sauerstoff rührt von deren Spinmultiplizität
her. Der normale Sauerstoff hat zwei ungepaarte
Elektronen mit gleichem Spin. Daraus er-
gibt sich ein Gesamtspin von S = 2 · 1
2
= 1
und eine Spinmultiplizität von 2S + 1 = 2 ·
1 + 1 = 3. Das Ergebnis 3 erhält den Namen
Triplett. Beim Singulett-Sauerstoff wird
jeder Spin durch einen entgegengesetzten Spin
aufgehoben, so dass der Gesamtspin S=0 und
die Spinmultiplizität = 1 ist. Daher der Name
Singulett. Die Aufteilung der Elektronen
in die einzelnen Molekülorbitale zeigt ebenfalls,
dass der Triplett-Sauerstoff paramagnetisch,
die beiden Singulett-Formen allerdings
diamagnetisch sind.
Der Übergang von der Triplett- zur Singulett-
Form und zurück erfordert beide Male eine
Spinumkehr. Dies ist jedoch quantenchemisch
verboten. Eine Spinumkehr kann trotzdem erreicht
werden, wenn bei photochemischer Anregung
ein Sensibilisator verwendet wird oder
wenn Singulett-Sauerstoff nicht durch Anregung
des Grundzustands entsteht, sondern mit
Hilfe einer chemischen Reaktion erzeugt wird.
Ein erneutes Zurückfallen in den Grundzustand
wird ermöglicht, indem zwei angeregte
Moleküle ihre Spins austauschen oder sie
mit einem beliebigen Stoßpartner austauschen
können. Tauschen zwei Singulett-Sauerstoff-
Moleküle ihre Spins und fallen in den Triplett-
Zustand, wird ein Lichtquant der Wellenlänge
λ = 633 nm frei. Dies ist als orangerotes Leuchten
zu sehen.
In diesem Versuch wird Singulett-Sauerstoff
mit Hilfe einer chemischen Reaktion erzeugt.
Dabei wird mit Chlor in alkalischer Lösung
Hypochlorit hergestellt, das nach folgender Reaktion
aus Wasserstoffperoxid den Singulett-
Sauerstoff freisetzt.
HO − OH + OCl − ⇋ HO − O − + H − OCl
→ HO − OCl + HO − ⇋ − O − OCl + H2O
→ 1 O2 + Cl −
Literatur
Skript zum Demo-Praktikum AC, alte Version,
s. [6]