酸素化学種の分子軌道 電子配置 薬剤師国家試験103回問100
103回薬剤師国家試験 問100
図は、ある酸素化学種の分子軌道のエネルギー準位と電子配置を模式的に表したものである。この酸素化学種はどれか。1つ選びなさい。
1 一重項酸素 2 三重項酸素 3 スーパーオキシド（O2−）
4 過酸化物イオン（O22−） 5 オゾン
103回薬剤師国家試験 問100 解答解説
正解は、選択肢3のスーパーオキシド（O2−）である。
総電子数を数えると17個であることから、これはスーパーオキシド（O2−）のものであるとわかる。
スーパーオキシド（O2−）は、1つにつき8個の電子を持つ酸素原子が2つあり、かつ、1価の陰イオンで電子を1つ受け取っている状態なので、総電子数が17個である。
他の選択肢について
一重項，三重項の電子の入り方は下記の通り。
一重項：2つの電子が、1つの軌道に互いにスピンの向きを逆平行にして入る状態
三重項：2つの電子が、それぞれ別の軌道に互いにスピンの向きを平行にして入る状態
◆1：一重項酸素
1の一重項酸素（1O2）は、総電子数が16個であり、
π2p＊軌道の電子の入り方は下記の通り。
このように、一重項酸素では、
2つあるπ2p＊軌道の片方に、2個の電子が2つとも入る。
一重項酸素では、空のπ2p＊軌道が1つあるので、ここへ入る電子を強く欲しがる。
そのため、一重項酸素（1O2）は、後述する三重項酸素（3O2）に比べ、反応性が高く、不安定だと考えられる。
◆2：三重項酸素
2の三重項酸素（3O2）は、総電子数が16個であり、
π2p＊軌道の電子の入り方は下記の通り。
このように、三重項酸素では、
2つのπ2p＊軌道に、電子が1つずつスピンの向きを同じにして入る。
ほとんどの分子では、一重項の状態がより安定であるので、通常、一重項となっている。
しかし、酸素分子は例外で、三重項の方がより安定であるので、
通常、酸素分子は三重項（3O2）となっている。
◆4：過酸化物イオン（O22−）
4の過酸化物イオン（O22−）は総電子数が18個であり、
π2p＊軌道の電子の入り方は下記の通り。
★参考外部サイトリンク
活性酸素の生化学pdf（徳島大学さん）
フリーラジカルと活性酸素（Tidbits -ちびっつ-さん）
★他サイトさんの解説へのリンク
103回問100（e-RECさん）