В этой статье рассматривается, что такое синглетный кислород, его отличия от обычного, и где он применяется.

Синглетный кислород - это тот же молекулярный кислород, то есть формула синглетного кислорода тоже O2. Обычные и синглетные молекулы отличаются друг от друга только на уровне квантовой механики, то есть орбиталей и электронов.

Особенности строения и химии синглетного кислорода

В отличие от триплетного или основного кислорода, у синглетного есть неподеленная электронная пара. В таком состоянии кислород обладает более высокой энергией. В газовой фазе наиболее стабильные синглетные молекулы могут сохраняться до 72 часов, но со временем они все равно переходят в более стабильное триплетное состояние с меньшей энергией. В растворе этот переход происходит быстрее секунды.

Химические отличия синглетного кислорода состоят в том, что он активнее вступает в химические взаимодействия. Кислород в синглетном состоянии является более сильным окислителем, а также может участвовать в органических процессах, в которых не участвуют триплетные молекулы.

Польза и вред синглетного кислорода

В организме активный кислород переводится в обычный антиоксидантной защитной системой, но при нарушениях этой системы могут развиваться заболевания. Для их лечения и профилактики используют антиоксиданты.

Побочные эффекты длительного воздействия активного кислорода:

  • окисление мембранных липидов и повреждение клетки;
  • окисление холестерина и негативные изменения в сосудах;
  • повреждение генетического аппарата клетки и др.
При этом дозированное использование специально сгенерированного активного кислорода приносит пользу и показано при многих заболеваниях. В жидкой среде клетки поступающий активный кислород быстро переходит в триплетную фазу, выделяя энергию. Это стимулирует многие важные биохимические процессы.

Лечебные эффекты синглетного кислорода:

  • стимуляция собственной антиоксидантной системы;
  • ускорение реакций обмена и процессов регенерации;
  • устранение воспалительных процессов;
  • повышение эффективности дыхания, устранение гипоксии;
  • разжижение мокроты в легких и облегчение ее выхода;
  • улучшение кровообращения;
  • нормализация артериального давления.
Активный кислород используется для лечения и профилактики многих метаболических, сердечнососудистых, гормональных, легочных, пищеварительных и неврологических заболеваний.

Получение активного кислорода

Есть специальные генераторы кислорода, которые переводят обычный кислород в более активный. Для активации кислорода используется физическое воздействие - высокочастотный электрический разряд, магнитное поле и другие. Такие аппараты обычно получают кислород из атмосферного воздуха в невысокой концентрации (около 30%), они не заменяют обычные медицинские кислородные аппараты в лечении тяжелых заболеваний легких и не подходят для оказания экстренной помощи при острой гипоксии.

Синглетно-кислородная терапия, кислородотерапия, фото синглетно-кислородная терапия

Синглетно-кислородная терапия

Описание метода

Синглетно-кислородная терапия (СКТ) является новым методом кислородотерапии на основе применения синглетно-кислородных смесей (СКС). Преобразование пароводяной смеси в СКС осуществляется в процессе прохождения данной смеси через специальный активатор, где она подвергается воздействию жёсткого

ультрафиолетового излучения в постоянном магнитном поле и дополнительной активацией оптическим потоком красного спектра. Под действием жёсткого ультрафиолетового излучения происходит возбуждение элемента кислорода (молекулярно сцепленного с элементом водорода) и активный переход этой молекулы в синглетное состояние. Это состояние характеризуется переходом электронных облаков молекулы кислорода на более высокие уровни. В результате этого возрастает кинетическая энергия, а следовательно и амплитуда

колебательных движений межмолекулярных связей воды. При этом вода приобретает уникальное свойство-мелкокластерное состояние. Время пребывания в этом состоянии непродолжительно, и молекула кислорода воды вновь возращается в исходное состояние. Вновь образованная вода имеет структуированное состояние, которое по своим свойствам аналогично внутриклеточному состоянию воды в биологических структурах. Дополнительное применение магнитного поля способствует спиновой поляризации электронных облаков,

что делает молекулу воды более энергоёмкой, а соответственно воду - уникальной. Этот процесс синглетно-дипольного перехода сопровождается выделением квантов электромагнитной энергии в ультрафиолетовом диапазоне, составляющих энергоинформационную основу СКС. Поступление СКС в организм человека оказывает действие на мембранно-обменные процессы и биоэнергетические преобразования внутри клетки, результатом которых является нормализация антиоксидантных функций.

В результате применения СКС происходят следующие основные биофизические и биохимические процессы:

Активация биохимических и биофизических реакций;

Стабилизация аэробного обмена;

Нормализация артериального давления, биохимических показателей и антиоксидантных функций организма;

Улучшение реологических свойств крови, коронарного и мозгового кровообращения, тканевого дыхания;

Снижение гипоксии ткани и уровня молочной кислоты в мышцах;

Восстановление ионной проницаемости мембран клеток;

Стимуляция регенеративных и уменьшение воспалительных процессов;

Дезинтоксикация организма;

Ингибирование опухолевого процесса;

Повышение иммунитета организма.

Кроме того, СКТ обеспечивает более быстрое восстановление функционального состояния организма после:

Тяжелых физических перегрузок или спортивных соревнований;

Стрессовых состояний;

Отравлений (включая острое и хроническое алкогольное);

Обширных оперативных вмешательств;

Перегревания на солнце и УФ-ожога.

СКТ хорошо сочетается в комплексе с медикаментозным лечением, физиотерапией и санаторно-курортным лечением. Аппарат предназначен для приготовления синглетно-кислородной смеси, путем активации паров очищенной воды ультрафиолетовым излучением в постоянном магнитном поле и дополнительной активации оптическим потоком красного спектра.

Показания к применению

1. Заболевания органов дыхания без декомпенсации и вне обострения.

2. Патология органов пищеварения.

3. Заболевания центральной нервной системы без декомпенсации процесса или за градацией по степени тяжести:

Резидуальные или остаточные явления;

Лёгкая или средняя степень тяжести;

Последствия воспалительных заболеваний головного и спинного мозга и травм;

После перенесенных инсультов.

4. Заболевания периферической нервной системы с болевыми проявлениями, трофическими расстройствами.

5. Заболевания опорно-двигательного аппарата.

6. Заболевания желез внутренней секреции (включая сахарный диабет).

7. Функциональные расстройства периферической нервной системы.

8. Заболевания дыхательной системы:

Туберкулёз;

Туберкулезная интоксикация;

Хронический рецидивирующий и обструктивный бронхит;

Астматический бронхит;

Профессиональные заболевания органов дыхания;

Острые отравления токсическими газами;

Эмфизема лёгких;

Бронхиальная астма;

Фарингит.

9. Заболевания сердечно-сосудистой системы:

Гипертоническая болезнь 1-2 степени;

Стабильная стенокардия 2-3 ф.к.;

Функциональные кардиопатии;

Постинфарктное состояние;

Ревматизм с вторичным иммунодефицитным синдромом;

Ишемическая болезнь сердца;

Атеросклеротический кардиосклероз (с артериальной гипертензией);

Вегето-сосудистая дистония (по гипертоническому типу);

Варикозное расширение вен;

Тромбофлебит.

10. Болезни желудочно-кишечного тракта:

Хронические гастриты;

Дуоденит;

Язвенная болезнь 12-ти перстной кишки;

Лейкемия.

11. Эндокринная патология:

Сахарный диабет;

Ожирение 1 и 2 степени;

Хроническая усталость.

12. Неврологические болезни:

Дисциркуляторная энцефалопатия;

Цереброваскулярная патология;

Неврозы;

Астенические состояния;

Диэнцефальный синдром.

13. Болезни опорно-двигательного аппарата:

Остеохондроз;

Посттравматические повреждения костей;

Болезнь Бехтерева.

14. Кожные болезни:

Экзема;

Нейродермит;

Трофические язвы.

15. Иммунодепресивные состояния:

Вторичные иммунодефицитные состояния (инфекционные, аллергические);

Аллергии;

Аутоимунные процессы.

16. Инфекционные заболевания:

Гепатиты;

Дифтерийное и менингококковое бактерионосительство;

Острый ринофаринголарингит;

Острый и хронический тонзиллит;

Острые кишечные инфекции.

17. Хирургические болезни:

Ожоговая болезнь;

Послеоперационный период;

Онкологические заболевания.

18. Радиология:

Реабилитация ликвидаторов последствий аварий на ЧАЭС.

19. Урологические заболевания:

Болезни почек;

Болезни мочевого пузыря;

Болезни мочевыводящих путей.

20. Акушерство и гинекология:

Реабилитация женщин в разные периоды беременности;

Болезни женской половой сферы.

21. Геронтология:

Возрастные заболевания;

Оздоровление.

22. Спортивная медицина:

Адаптация спортсменов к соревнованиям;

Восстановительный период после соревнований.

СКТ хорошо сочетается в комплексе с медикаментозным лечением, физиотерапией и санаторно-курортным лечением.

Противопоказания:

Злокачественные новообразования;

Системные заболевания крови;

Резкое общее истощение больного (кахексия);

Гипертоническая болезнь 3 стадии;

Резко выраженный атеросклероз сосудов головного мозга;

Заболевания сердечно-сосудистой системы в стадии декомпенсации;

Кровотечения или наклонность к ним;

Общее тяжёлое состояние больного;

Лихорадочное состояние.

Молекулярный кислород отличается от большинства молекул наличием триплетного основного состояния, O 2 (X 3 Σ g −). Теория молекулярных орбиталей предсказывает три низколежащих возбуждённых синглетных состояния O 2 (a 1 Δ g ), O 2 (a′ 1 Δ′ g ) и O 2 (b 1 Σ g +) (номенклатура объясняется в статье Символы молекулярных термов). Эти электронные состояния отличаются только спином и занятостью вырожденных разрыхляющих π g -орбиталей. Состояния O 2 (a 1 Δ g ) и O 2 (a′ 1 Δ′ g ) - вырождены . Состояние O 2 (b 1 Σ g +) - очень короткоживущее и быстро релаксирующее в более низколежащее возбуждённое состояние O 2 (a 1 Δ g ). Поэтому обычно именно O 2 (a 1 Δ g ) называют синглетным кислородом.

Разница энергий между основным состоянием и синглетным кислородом составляет 94,2 кДж/моль (0,98 эВ на молекулу) и соответствует переходу в близком ИК -диапазоне (около 1270 нм). В изолированной молекуле переход запрещён по правилам отбора : спину, симметрии и по чётности . Поэтому прямое возбуждение кислорода в основном состоянии светом для образования синглетного кислорода крайне маловероятно, хотя и возможно. Как следствие, синглетный кислород в газовой фазе экстремально долгоживущий (период полураспада состояния при нормальных условиях - 72 минуты). Взаимодействия с растворителями, однако, уменьшают время жизни до микросекунд или даже до наносекунд.

Химические свойства

Прямое определение синглетного кислорода возможно по его очень слабой фосфоресценции при 1270 нм, которое не видимо глазом. Однако при высоких концентрациях синглетного кислорода может наблюдаться флюоресценция так называемых димолей синглетного кислорода (одновременная эмиссия двух молекул синглетного кислорода при столкновениях) как красное свечение при 634 нм.

Напишите отзыв о статье "Синглетный кислород"

Литература

  1. Mulliken, R.S. Interpretation of the atmospheric oxygen bands; electronic levels of the oxygen molecule. Nature , 1928 , Vol. 122, P. 505.
  2. Schweitzer, C.; Schmidt, R. Physical Mechanisms of Generation and Deactivation of Singlet Oxygen. Chemical Reviews , 2003 , Vol. 103(5), P. 1685-1757. DOI :
  3. Gerald Karp. Cell and Molecular Cell Biology concepts and experiments. Fourth Edition , 2005 , P. 223.
  5. David R. Kearns. Physical and chemical properties of singlet molecular oxygen. Chemical Reviews , 1971 , 71(4), 395-427. DOI :
  6. Krasnovsky, A.A., Jr. Singlet Molecular Oxygen in Photobiochemical Systems: IR Phosphorescence Studies. Membr. Cell Biology] , 1998 , 12(5), 665-690. Pdf файл по адресу

Отрывок, характеризующий Синглетный кислород

У Ростовых, как и всегда по воскресениям, обедал кое кто из близких знакомых.
Пьер приехал раньше, чтобы застать их одних.
Пьер за этот год так потолстел, что он был бы уродлив, ежели бы он не был так велик ростом, крупен членами и не был так силен, что, очевидно, легко носил свою толщину.
Он, пыхтя и что то бормоча про себя, вошел на лестницу. Кучер его уже не спрашивал, дожидаться ли. Он знал, что когда граф у Ростовых, то до двенадцатого часу. Лакеи Ростовых радостно бросились снимать с него плащ и принимать палку и шляпу. Пьер, по привычке клубной, и палку и шляпу оставлял в передней.
Первое лицо, которое он увидал у Ростовых, была Наташа. Еще прежде, чем он увидал ее, он, снимая плащ в передней, услыхал ее. Она пела солфеджи в зале. Он внал, что она не пела со времени своей болезни, и потому звук ее голоса удивил и обрадовал его. Он тихо отворил дверь и увидал Наташу в ее лиловом платье, в котором она была у обедни, прохаживающуюся по комнате и поющую. Она шла задом к нему, когда он отворил дверь, но когда она круто повернулась и увидала его толстое, удивленное лицо, она покраснела и быстро подошла к нему.
– Я хочу попробовать опять петь, – сказала она. – Все таки это занятие, – прибавила она, как будто извиняясь.
– И прекрасно.
– Как я рада, что вы приехали! Я нынче так счастлива! – сказала она с тем прежним оживлением, которого уже давно не видел в ней Пьер. – Вы знаете, Nicolas получил Георгиевский крест. Я так горда за него.
– Как же, я прислал приказ. Ну, я вам не хочу мешать, – прибавил он и хотел пройти в гостиную.
Наташа остановила его.
– Граф, что это, дурно, что я пою? – сказала она, покраснев, но, не спуская глаз, вопросительно глядя на Пьера.
– Нет… Отчего же? Напротив… Но отчего вы меня спрашиваете?
– Я сама не знаю, – быстро отвечала Наташа, – но я ничего бы не хотела сделать, что бы вам не нравилось. Я вам верю во всем. Вы не знаете, как вы для меля важны и как вы много для меня сделали!.. – Она говорила быстро и не замечая того, как Пьер покраснел при этих словах. – Я видела в том же приказе он, Болконский (быстро, шепотом проговорила она это слово), он в России и опять служит. Как вы думаете, – сказала она быстро, видимо, торопясь говорить, потому что она боялась за свои силы, – простит он меня когда нибудь? Не будет он иметь против меня злого чувства? Как вы думаете? Как вы думаете?
– Я думаю… – сказал Пьер. – Ему нечего прощать… Ежели бы я был на его месте… – По связи воспоминаний, Пьер мгновенно перенесся воображением к тому времени, когда он, утешая ее, сказал ей, что ежели бы он был не он, а лучший человек в мире и свободен, то он на коленях просил бы ее руки, и то же чувство жалости, нежности, любви охватило его, и те же слова были у него на устах. Но она не дала ему времени сказать их.
– Да вы – вы, – сказала она, с восторгом произнося это слово вы, – другое дело. Добрее, великодушнее, лучше вас я не знаю человека, и не может быть. Ежели бы вас не было тогда, да и теперь, я не знаю, что бы было со мною, потому что… – Слезы вдруг полились ей в глаза; она повернулась, подняла ноты к глазам, запела и пошла опять ходить по зале.
В это же время из гостиной выбежал Петя.
Петя был теперь красивый, румяный пятнадцатилетний мальчик с толстыми, красными губами, похожий на Наташу. Он готовился в университет, но в последнее время, с товарищем своим Оболенским, тайно решил, что пойдет в гусары.
Петя выскочил к своему тезке, чтобы переговорить о деле.
Он просил его узнать, примут ли его в гусары.
Пьер шел по гостиной, не слушая Петю.
Петя дернул его за руку, чтоб обратить на себя его вниманье.
– Ну что мое дело, Петр Кирилыч. Ради бога! Одна надежда на вас, – говорил Петя.
– Ах да, твое дело. В гусары то? Скажу, скажу. Нынче скажу все.
– Ну что, mon cher, ну что, достали манифест? – спросил старый граф. – А графинюшка была у обедни у Разумовских, молитву новую слышала. Очень хорошая, говорит.
– Достал, – отвечал Пьер. – Завтра государь будет… Необычайное дворянское собрание и, говорят, по десяти с тысячи набор. Да, поздравляю вас.
– Да, да, слава богу. Ну, а из армии что?
– Наши опять отступили. Под Смоленском уже, говорят, – отвечал Пьер.
– Боже мой, боже мой! – сказал граф. – Где же манифест?
– Воззвание! Ах, да! – Пьер стал в карманах искать бумаг и не мог найти их. Продолжая охлопывать карманы, он поцеловал руку у вошедшей графини и беспокойно оглядывался, очевидно, ожидая Наташу, которая не пела больше, но и не приходила в гостиную.
– Ей богу, не знаю, куда я его дел, – сказал он.
– Ну уж, вечно растеряет все, – сказала графиня. Наташа вошла с размягченным, взволнованным лицом и села, молча глядя на Пьера. Как только она вошла в комнату, лицо Пьера, до этого пасмурное, просияло, и он, продолжая отыскивать бумаги, несколько раз взглядывал на нее.
– Ей богу, я съезжу, я дома забыл. Непременно…
– Ну, к обеду опоздаете.
– Ах, и кучер уехал.
Но Соня, пошедшая в переднюю искать бумаги, нашла их в шляпе Пьера, куда он их старательно заложил за подкладку. Пьер было хотел читать.
– Нет, после обеда, – сказал старый граф, видимо, в этом чтении предвидевший большое удовольствие.
За обедом, за которым пили шампанское за здоровье нового Георгиевского кавалера, Шиншин рассказывал городские новости о болезни старой грузинской княгини, о том, что Метивье исчез из Москвы, и о том, что к Растопчину привели какого то немца и объявили ему, что это шампиньон (так рассказывал сам граф Растопчин), и как граф Растопчин велел шампиньона отпустить, сказав народу, что это не шампиньон, а просто старый гриб немец.
– Хватают, хватают, – сказал граф, – я графине и то говорю, чтобы поменьше говорила по французски. Теперь не время.

Чем в основном, триплетном состоянии. Энергетическая разница между самой низкой энергией O 2 в синглетном состоянии и наименьшей энергией триплетного состояния составляет около 11400 кельвин (T e (a 1 Δ g ← X 3 Σ g −) = 7918,1 см −1), или 0,98 эВ . Открыт Х. Каутским .

Энциклопедичный YouTube

    1 / 3

    Неорганическая химия. Кислород. Урок 10

    Получение кислорода

    Получение кислорода из пероксида водорода

    Субтитры

Строение молекулы

Молекулярный кислород отличается от большинства молекул наличием триплетного основного состояния, O 2 (X 3 Σ g −). Теория молекулярных орбиталей предсказывает три низколежащих возбуждённых синглетных состояния O 2 (a 1 Δ g ), O 2 (a′ 1 Δ′ g ) и O 2 (b 1 Σ g +) (номенклатура объясняется в статье Символы молекулярных термов). Эти электронные состояния отличаются только спином и занятостью вырожденных разрыхляющих π g -орбиталей. Состояния O 2 (a 1 Δ g ) и O 2 (a′ 1 Δ′ g ) - вырождены . Состояние O 2 (b 1 Σ g +) - очень короткоживущее и быстро релаксирующее в более низколежащее возбуждённое состояние O 2 (a 1 Δ g ). Поэтому обычно именно O 2 (a 1 Δ g ) называют синглетным кислородом.

Разница энергий между основным состоянием и синглетным кислородом составляет 94,2 кДж/моль (0,98 эВ на молекулу) и соответствует переходу в близком ИК -диапазоне (около 1270 нм). В изолированной молекуле переход запрещён по правилам отбора : спину, симметрии и по чётности . Поэтому прямое возбуждение кислорода в основном состоянии светом для образования синглетного кислорода крайне маловероятно, хотя и возможно. Как следствие, синглетный кислород в газовой фазе экстремально долгоживущий (период полураспада состояния при нормальных условиях - 72 минуты). Взаимодействия с растворителями, однако, уменьшают время жизни до микросекунд или даже до наносекунд.

Химические свойства

Прямое определение синглетного кислорода возможно по его очень слабой фосфоресценции при 1270 нм, которое не видимо глазом. Однако при высоких концентрациях синглетного кислорода может наблюдаться флюоресценция так называемых димолей синглетного кислорода (одновременная эмиссия двух молекул синглетного кислорода при столкновениях) как красное свечение при 634 нм.

Молекулы хлорофилла способны под действием света эффективно образовывать триплетное возбужденное состояние хлорофилла и таким путём сенсибилизировать образование синглетного кислорода. Полагают, что одна из функций полиенов, в первую очередь, каротиноидов , в фотосинтетических системах - предотвращать повреждения, вызываемые образованием синглетного кислорода, путём диссипации избыточной световой энергии, попадающей на фотосинтетические компоненты клеток, путём дезактивации возбужденных молекул хлорофилла в триплетном состоянии, либо путём прямого тушения молекул синглетного кислорода.
Полагают [кто? ] , что синглетный кислород образуется также при действии