※ ログインしていません。編集を行うと、あなたのIPアドレスが公開されます。ログインまたはアカウントを作成すれば、あなたの編集はその利用者名とともに表示されるほか、さまざまなメリットもあります。スパム攻撃防止用のチェックです。 決して、ここには、値の入力はしないでください！== 酸素分子 == === 物理的性質 === 酸素分子（{{lang-en-short|dioxygen}}、[[化学式]]：{{Chem2|O2}}は、常温常圧では無色無臭で助燃性をもつ[[気体]]として存在する。[[分子量]]32.00、[[沸点]]{{Convert|−183|C|K}}、[[融点]]{{Convert|-218.9|C|K}}。水{{Val|100|ul=g}}に溶解する量は0 °Cで6.945 mg、25 °Cで3.931 mg、50 °Cで2.657 mg<ref name="kagaku">{{Cite book|和書|year=1996|title=12996の化学商品|publisher=[[化学工業日報]]|pages=233-234|chapter=水素|isbn=4-87326-204-6}}</ref>。[[液体酸素]]は淡青色を示し、比重は1.14である<ref name="kagaku" />。[[基底状態]]の三重項状態では[[不対電子]]を持つため[[常磁性|常磁性体]]である。また[[活性酸素]]の一種で[[反磁性]]である[[励起状態]]の[[一重項酸素]]も存在する。 === 構造 === [[ファイル:8 oxygen (O) Bohr model.png|thumb|酸素の原子模型図。原子の手が8つある]][[標準状態]]において一般の<ref>{{Cite web|和書|url=http://www.nsc.nagoya-cu.ac.jp/scicafe/report20080314.html|title=βカロチンの活性酸素消去能力を測る|publisher = [[名古屋大学]]|accessdate =2010-05-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20091113034151/http://www.nsc.nagoya-cu.ac.jp/scicafe/report20080314.html|archivedate=2009-11-13}}</ref>酸素は、2つの酸素原子が縮退した[[三重項]]の電子配置で[[化学結合]]した分子構造（[[三重項酸素]]分子）を持つ無色無臭の気体である。この[[結合次数]]は2であり、一般に[[二重結合]]<ref>{{cite web|url=https://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/mo.html#bond|title=Molecular Orbital Theory|publisher = Purdue University|accessdate =2008-01-28}}</ref>、または1個の2電子結合と2個の3電子結合と表記される<ref name="pauling">{{cite book |title=The nature of the chemical bond and the structure of molecules and crystals : an introduction to modern structural chemistry |author=Pauling, L. |year=1960 |publisher=Cornell University Press |location=Ithaca|edition=3rd}}</ref>。三重項酸素分子とは電子の全スピン量子数が1となる状態で、具体的には2つの[[不対電子]]が酸素分子に2つあるπ{{sup|*}}[[反結合性軌道]]<ref>{{Cite web|和書|url=http://mole.rc.kyushu-u.ac.jp/~fuchita/ChemicalBonding/12th/Note12.pdf|format=PDF|language=日本語|title=第15章 分子の形成と性質|author=淵田吉男 |publisher=[[九州大学]]高等教育総合開発研究センター|accessdate=2010-05-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120115021240/http://mole.rc.kyushu-u.ac.jp/~fuchita/ChemicalBonding/12th/Note12.pdf|archivedate=2012-01-15}}</ref>をひとつずつ占め、しかも同じ向きのスピンを取っている<ref>{{Cite web|和書|url=https://www.pharm.or.jp/words/word00488.html|language=日本語|title=薬学用語解説【三重項酸素】|author= |publisher=財団法人日本薬学会|accessdate=2010-05-28}}</ref>。このとき、酸素分子のエネルギーは基底状態にある<ref name="BiochemOnline">{{cite web|title = Biochemistry Online|url = https://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bcintro/default.html| chapterurl=https://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/oxphos/oldioxygenchem.html |chapter=Chapter 8: Oxidation-Phosphorylation, the Chemistry of Di-Oxygen|first=Henry|last=Jakubowski|accessdate=2008-01-28|publisher=Saint John's University}}</ref>。また、酸素分子の二重結合は反結合軌道にも電子が存在するため、結合軌道のみで電子を充足させる三重結合の[[窒素]]よりも安定さは下がり、また、2つの電子が対を作らず[[ビラジカル]]として存在するため、結果として酸素分子は窒素分子よりも少ないエネルギーでほかの物質と反応しやすくなる<ref name="BiochemOnline"/><ref>{{Cite web|和書|url=http://www.sugalab.mp.es.osaka-u.ac.jp/~sekiyama/PES1/kaisetu2_1.html|language=日本語|title=物性物理超入門編 電子とイオン結合と共有結合|author=関山明 |publisher=[[大阪大学]]大学院基礎工学研究科|accessdate=2010-05-28}}</ref>。 通常の三重項酸素分子は[[常磁性]]を持つ。これは、不対電子のスピン磁気モーメント（スピンの向きが同じ電子がπ*反結合性軌道に入る<ref>{{Cite web|和書|url=http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/nakazatolab/nakazato/LsseeA1.pdf|format=PDF|language=日本語|title=第1回演習問題|author=中里和郎|publisher=[[名古屋大学]]大学院工学研究科|accessdate=2010-05-28}}</ref>）とふたつの酸素分子間に働く[[交換相互作用]]による<ref name="NBB303"/>。液体酸素は磁石に吸いつけられ、実験では磁極間で自重を支えるに充分強い橋を作るほどである<ref>{{cite web|url = http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm|title = Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet|publisher = University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab| accessdate = 2007-12-15}}</ref><ref>Oxygen's paramagnetism can be used analytically in paramagnetic oxygen gas analysers that determine the purity of gaseous oxygen. ({{cite web|url = http://www.servomex.com/oxygen_gas_analyser.html|title = Company literature of Oxygen analyzers (triplet)|publisher = Servomex|accessdate = 2007-12-15}})</ref>。 これに対し、外部から高エネルギーが加わり不対電子のひとつがスピンを逆方向へ変え<ref>{{Cite web|和書|url=http://www.nsc.nagoya-cu.ac.jp/~watanabe/activeo.html |language=日本語|title=活性酸素|author=渡邉準 |publisher=[[名古屋大学]]システム自然科学研究科|accessdate=2010-05-28}}</ref>、全スピン量子数が0となった酸素を[[一重項酸素]]といい、[[有機化合物]]との反応性が高い。自然界で一重項酸素は、光合成の過程で水から作られたり<ref>{{cite journal|first=Anja|last=Krieger-Liszkay |accessdate=2007-12-16|journal=Journal of Experimental Botanics|year=2005|volume=56|publisher=Oxford Journals|pages=337-46|published=2004-10-13|title=Singlet oxygen production in photosynthesis|doi=10.1093/jxb/erh237|pmid=15310815|issue=411}}</ref>、[[対流圏]]で短波長の光によって[[オゾン]]の分解から発生したり<ref name="harrison">{{cite book|last=Harrison |first=Roy M.|year=1990|title=Pollution: Causes, Effects & Control|edition=2nd |location=Cambridge|publisher=[[王立化学会|Royal Society of Chemistry]]|isbn=0-85186-283-7}}</ref>、または免疫システムの中で[[活性酸素]]の原料として用いられたりする<ref name="immune-ozone">{{cite journal|journal=Science|title=Evidence for Antibody-Catalyzed Ozone Formation in Bacterial Killing and Inflammation|year=2002|volume=298|issue=5601|pages=2195-2219|doi=10.1126/science.1077642|author=Wentworth, Paul Jr. ''et al.''|pmid=12434011}}</ref>。 === その他の特徴 === [[熱力学]]的に反応性が高く不安定な分子ではあるが、地球上では初期には[[光合成]]を行う[[嫌気性生物|嫌気性菌]]により、のちの時代には[[植物]]の光合成によって年間約10{{sup|11}}トン<ref name="sakurai65" />供給され続けているため多量に存在する。[[酸素呼吸]]を行う生物によって消費される。実際、生命が発生する以前の原始大気では酸素分子はほとんど存在せず、二酸化炭素などほかの原子と結合した状態であった。現在の大気中の酸素分子はそのほぼすべてが光合成由来だと考えられている<ref name="Chikyu">{{Cite book|和書|author=A・オレイニコフ|year=1978|edition=第一刷|title=地球時計|chapter=I. 地球進化を探る 3.地球大気の形成|pages=21-35|publisher=[[講談社]] |isbn=}}</ref>{{#tag:ref|原初の地球大気にも、水蒸気が光分解されて発生するメカニズムが指摘されており、ごく微量ながら酸素ガスが存在した可能性はあるが、ほとんどはすぐ酸化反応で消費されるか、オゾンへ変化したものと思われ、いずれにしろ考慮に足る量ではなかった<ref>オレイニコフ (1978)、31頁。</ref>。|group="注"}}。逆に、ほかの天体の大気中に遊離酸素の存在が確認されれば、生命の存在する間接的証拠となると考えられており、[[太陽系外惑星]]の大気組成の[[太陽系外惑星の発見方法|トランジット分光法]]による観測が行われている。 酸素は、[[呼吸]]をする生物によっては必須であるが、同時に有害でもある<ref name="mito19-21">[[#瀬名ら|瀬名、太田 (2000)]]、19-21頁。</ref>。呼吸の過程や光反応などで生じる[[活性酸素]]は、[[デオキシリボ核酸|DNA]]などの生体構成分子を[[酸化]]して変性させる<ref name="mito31-35">[[#瀬名ら|瀬名、太田 (2000)]]、31-35頁。</ref>。純酸素の長時間吸引は生体にとって有害である。[[未熟児網膜症]]の原因になったり、{{Val|60|u=%}}以上の高濃度酸素を12時間以上吸引すると、[[肺]]の充血などがみられ、最悪の場合、失明や死亡する危険性がある。 25 °Cで[[標準気圧]]下では、淡水は{{Val|1|ul=L}}中に酸素を{{Val|6.04|ul=mL}}含んでいるが、[[海水]]では{{Val|1|u=L}}あたり{{Val|4.95|u=mL}}しか含んでいない<ref>{{cite book|title = The Physiology of Fishes |first=David Hudson |last=Evans |coauthors=Claiborne, James B.|pages=88|year=2006|publisher=CRC Press|isbn=0-8493-2022-4}}</ref>。{{Val|5|u=degC}}での溶解度は、淡水では{{Val|9.0|u=mL|up=L}}、海水では{{Val|7.2|u=mL|up=L}}まで増加している。 液体酸素は液体空気を分留して得られ、強い酸化剤である<ref name="kagaku" />。液体空気を放置すると、沸点の低い窒素が先に蒸発するため、酸素分子が濃縮される<ref name="kagaku" />。{{Val|1|u=L}}の液化酸素が気化すると約{{Val|800|u=L}}の酸素ガスになる。 酸素は[[紫外線]]や[[無声放電]]などによって[[オゾン]] {{Chem2|O3}}へと変換される。また、酸素分子のイオンとして[[スーパーオキシドアニオン]] {{Chem2|O2-}}と[[ジオキシゲニル]] {{Chem2|O2+}}が知られている。 編集内容の要約: 宇宙wikiへの投稿はすべて、クリエイティブ・コモンズ 表示-継承 （詳細は宇宙wiki:著作権を参照）のもとで公開したと見なされることにご注意ください。 自分が書いたものが他の人に容赦なく編集され、自由に配布されるのを望まない場合は、ここに投稿しないでください。 また、投稿するのは、自分で書いたものか、パブリック ドメインまたはそれに類するフリーな資料からの複製であることを約束してください。 著作権保護されている作品は、許諾なしに投稿しないでください！ キャンセル 編集ヘルプ (新しいウィンドウで開きます)