Esta duda se puede abordar de diferentes formas, sin embargo te compartimos la respuesta más completa para nosotros.
Solución:
Solución 1:
Fondo
$ceO2$ existe como un triplete paramagnético ya que los dos electrones en sus dos orbitales HOMO (degenerados) no están apareados. Hay 6 fases conocidas de oxígeno sólido con un color que va del azul pálido al rojo y al negro. En la fase líquida tiene un color azul claro. Este color se debe a la absorción de luz por el triplete del estado fundamental de acuerdo con la siguiente ecuación $$ce2 O2(^3Sigma_g) ->C[hnu] 2 O2(^1Delta_g)$$ Esta absorción requiere luz de la región roja del espectro (~630 nm). Si se absorbe la luz roja, la luz azul se transmite o refleja y esto da lugar al color azul asociado con el oxígeno líquido.
Responder
Tenga en cuenta que la absorción de luz requiere 2 moléculas de $ceO2$ y un fotón, un proceso de 3 cuerpos. Si ahora consideramos la probabilidad de que este proceso de 3 cuerpos ocurra en la fase gaseosa, podemos ver que, dado que un gas está mucho más diluido que un líquido, la probabilidad de que estos 3 elementos se junten al mismo tiempo será mucho mayor. menor. Por lo tanto, la probabilidad de absorción de fotones en la fase gaseosa se reduce mucho. Para el ojo humano, el oxígeno gaseoso aparecerá incoloro (a presiones normales y reducidas). Sin embargo, si coloca el gas en una celda y registra su espectro visible, aún podrá detectar esta absorción.
Solución 2:
Una molécula de oxígeno tiene un número par de electrones, pero es paramagnética. Esto significa que contiene dos electrones desapareados. El estado fundamental es un triplete (simetría y símbolo de término $^3Sigma _g^-$) y dos estados excitados bajos uno en ($^3Sigma _g^+$) en 13121 cm$^-1$ (762 nm) y $^1Delta g$ a 7882 cm$^-1$ (1270 nm) por encima del estado fundamental. Su absorción es en el infrarrojo cercano. Las transiciones a estos niveles están prohibidas por el giro y la simetría, por lo que solo ocurren débilmente. También hay transiciones vibratorias en el estado $^1Delta g$ a 1064 nm (v= 0-1) y aproximadamente 920 nm (v=0-2) pero, de nuevo, no se encuentran en la parte visible del espectro.
En el gas a alta presión y en la fase líquida, el oxígeno se colorea de azul y esto no puede deberse a estas transiciones, ya que tienen una longitud de onda demasiado larga.
La razón del color del oxígeno líquido se propuso por primera vez en 1933 debido a una transición inducida por colisión que involucra a dos moléculas de oxígeno que están transitoriamente cerca una de la otra, tal como sugiere la ‘colisión’, es decir, la especie absorbente es transitoriamente (O2)$ _2$. Siempre que haya suficiente energía en el fotón, la transición excita ambas moléculas y la energía del fotón se divide entre ellas. El complejo formado en una colisión puede tener carácter de quinteto, triplete o singlete. Las dos transiciones principales que dan lugar al color azul son de las transiciones
$$ (^3 Sigma _g^-)_2 + hv-> ^1Delta _g(v=0) + ^1Delta _g(v=1). $$
Estas transiciones son de alrededor de 633 nm (equivalentes a 2*7889 cm$^-1$) y 577 nm respectivamente (la energía adicional se debe a que se excita un cuanto vibratorio). Las transiciones en (O2)$_2$ son bastante intensas en comparación con O$_2$ debido a la ruptura de la simetría, por ejemplo, al destruir la simetría de inversión. (También hay transiciones a $^1Sigma g^+$ en la región de 350-400 nm pero son débiles y están fuera del rango que podemos observar directamente a simple vista). También vale la pena mencionar que la emisión se puede observar desde estas bandas, la más intensa se denomina ’emisión Dimol’.
Las transiciones inducidas por colisiones están bien estudiadas entre átomos, pero son más raras en moléculas. Puede parecer extraño que pueda ocurrir una transición ya que una molécula es un arreglo estable de núcleos y electrones y ninguna especie organizada de este tipo se forma en una colisión. Sin embargo, se necesitan aproximadamente 10-50 fs para que el estado fundamental cambie a un estado excitado identificable cuando se absorbe un fotón. Una colisión dura mucho más que esto, unos miles de femtosegundos (10$^13$ colisiones s$^-1$), por lo que en lo que respecta al fotón, no necesita una molécula, solo una colección. de electrones con niveles de energía de la simetría correcta y energía que necesita existir solo por unas pocas decenas de femtosegundos.
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