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液体酸素が青くならないのはなぜ?
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液体窒素で希釈されているためだと思います。 酸素分子は、1個の光子を、分子2個で同時に吸収する反応で可視光、 特に赤から緑の光を吸収します。このため白色光を液体酸素に通すと、 透過光は青く見えます。 この反応が起きるためには、光子が飛んできたときに、酸素分子2つが 近くに無いといけません。液体窒素で薄められたために、酸素分子どうしが 近くにいる確率が減って光吸収の確率が落ちた、と説明できると思います。 以下蛇足です。 酸素が光を吸収する電子遷移を列挙しています。液体窒素中に酸素が混じった状態では、 3つ目の1光子2分子吸収という遷移反応が起きにくいため、可視光がほとんど 吸収されないのだろうと思います。 【酸素の電子励起と吸収帯】 (1) π*→π*遷移:759.6nm(赤)、1263nm(近赤外光)を吸収。 吸収強度は極々小さい(スピン禁制)。 O2(3∑g+) + 光子 → O2(1Δg , 1∑g+) (2) π→π*遷移:244 と 203 nm(紫外)を吸収。 紫外線は液体酸素の色には関係ない。 O2(3∑g+) + 光子 → O2(3∑u+) O2(3∑u+) + 光子 → O2(3∑u-) (3) 1光子2分子遷移:赤~緑の光を吸収(630 nm, 580 nm, 540 nm, 500 nm) 2 O2(3∑g+) + 光子 → 2 O2(1Δg) 2 O2(3∑g+) + 光子 → O2(1Δg) + O2(1∑g+) この説明は、"Holleman-Wiberg's Inorganic Chemistry"という 無機化学の教科書、P478のまる写しです。高い教科書ですが、 幸いなことに、この部分はGoogle booksで読めます。参考URLが 上手くいかなかったら、Google booksの検索窓に (引用符をつけて)"color of oxygen"と入力してください。
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- windwald
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単純に量が少ないからでしょう。 ほんの少し絵の具を溶かした薄い水色の水は画用紙に塗ってもその色が分からないのと同じです。
補足
その可能性もあるかと,試験管に4分の1ほど集めても青くなりませんでした。
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- 締切済み
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お礼
とても詳しい説明ありがとうございました。参考URLまで教えて頂き大変勉強になりました。液体窒素で,空気中の窒素が凝結するとは思いませんでした。