L'oxygène singulet, de symbole ou O=O, est un état excité de la molécule de dioxygène. Il se forme notamment par réaction de l'eau oxygénée et de l'eau de Javel, par action des ions hypochlorite ClO sur le peroxyde : + ClO → + Cl + , réaction qui s'accompagne d'une très faible luminescence rouge foncéUniversité de Liège - Centre de l'Oxygène, Recherche et Développement « L'oxygène singulet et la vie : partie A - Généralités », par C. Deby. par relaxation des molécules d'oxygène singulet.
L'oxygène singulet se caractérise par une configuration électronique particulière, notée 1Δg, dans laquelle deux électrons de spins opposés () se trouvent sur une orbitale antiliante π*, alors que le dioxygène triplet — forme habituelle de l'oxygène — est noté 3Σg− et correspond à deux électrons de même spin () répartis entre deux orbitales π* et π*. Un second état instable existe, noté 1Σg+, qui diffère de l'état singulet 1Δg par le fait que les deux électrons de spins opposés () se répartissent sur deux orbitales π* différentes.
667px|gauche|vignette| Molécule de dioxygène : état triplet 3Σg−, stable, à gauche ; états singulets 1Δg, métastable, et 1Σg+, instable, à droite.
L'énergie d'excitation de l'oxygène singulet par rapport à l'oxygène triplet est de l'ordre de , correspondant à une relaxation à , dans le proche infrarouge . Cette transition, dans une molécule isolée, est interdite par les règles de conservation à la fois de spin, de parité et de symétrie, ce qui en fait une transition hautement improbable : l'excitation directe par un photon d'une molécule d'oxygène triplet en oxygène singulet est par conséquent quasiment impossible, et une molécule d'oxygène singulet en phase gazeuse a une durée de vie d'environ ; en solution, en revanche, cette durée de vie n'excède pas quelques microsecondes, voire nanosecondes .
La détection de l'oxygène singulet dilué est possible à partir de sa faible phosphorescence à , mais, à plus forte concentration, une fluorescence rouge à correspondant à la collision de deux molécules d'oxygène singulet permet de l'observer directement à l'œil nu .
Notes et références
Voir aussi Oxygène actif
Catégorie:Forme allotropique de l'oxygène
de:Sauerstoff#Molekülorbitale