stringtranslate.com

Тетракислород

Молекула тетракислорода ( O4 ), также называемая оксозоном , представляет собой аллотроп кислорода, состоящий из четырех атомов кислорода.

История

Тетракислород был впервые предсказан в 1924 году Гилбертом Н. Льюисом , который предложил его в качестве объяснения неспособности жидкого кислорода подчиняться закону Кюри . [1] Хотя это и не совсем неточно, компьютерное моделирование показывает, что, хотя в жидком кислороде нет стабильных молекул O 4 , молекулы O 2 имеют тенденцию объединяться в пары с антипараллельными спинами , образуя переходные единицы O 4 . [2] В 1999 году исследователи считали, что твердый кислород в своей ε-фазе, также известный как красный кислород, (при давлениях выше 10 ГПа ) представляет собой O 4 . [3] Однако в 2006 году с помощью рентгеновской кристаллографии было показано , что эта стабильная фаза на самом деле является октакислородом ( O
8). [4] Тем не менее, положительно заряженный тетракислород был обнаружен как короткоживущий химический вид в экспериментах по масс-спектрометрии . [5]

Структура

Теоретические расчеты предсказали существование метастабильных молекул O 4 с двумя различными формами: «сморщенный» квадрат, как у циклобутана или S 4 , [6] и «вертушка» с тремя атомами кислорода, окружающими центральный атом в тригональной плоской формации, подобной трифториду бора или триоксиду серы . [7] [8] Ранее указывалось, что «вертушка» молекулы O 4 должна быть естественным продолжением изоэлектронного ряда BO3−
3, Колорадо2−
3, НЕТ−
3, [9] и аналогично SO 3 ; это наблюдение послужило основой для упомянутых теоретических расчетов.

В 2001 году группа ученых из Римского университета Ла Сапиенца провела эксперимент по нейтрализационно-реионизационной масс-спектрометрии для исследования структуры свободных молекул O 4 . [5] Их результаты не согласуются ни с одной из двух предложенных молекулярных структур, но они согласуются с комплексом между двумя молекулами O 2 , одна из которых находится в основном состоянии , а другая — в определенном возбужденном состоянии .

Полосы поглощения O 4 , например, при 360, 477 и 577 нм, часто используются для достижения инверсий аэрозоля в атмосферной оптической абсорбционной спектроскопии . Благодаря известному распределению O 2 и, следовательно, также O 4 , наклонные плотности столбцов O 4 могут быть использованы для получения профилей аэрозоля , которые затем могут быть снова использованы в моделях переноса излучения для моделирования световых путей. [10]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Льюис, Гилберт Н. (1924). «Магнетизм кислорода и молекула O 4 ». Журнал Американского химического общества . 46 (9): 2027–2032. doi :10.1021/ja01674a008.
  2. ^ Ода, Тацуки; Альфредо Паскарелло (2004). «Неколлинеарный магнетизм в жидком кислороде: исследование молекулярной динамики из первых принципов». Physical Review B. 70 ( 134402): 1–19. Bibcode : 2004PhRvB..70m4402O. doi : 10.1103/PhysRevB.70.134402. hdl : 2297/3462 . S2CID  123535786.
  3. ^ Горелли, Федерико А.; Лоренцо Уливи; Марио Санторо; Роберто Бини (1999). «ε-фаза твердого кислорода: свидетельство существования молекулярной решетки O 4 ». Physical Review Letters . 83 (20): 4093–4096. Bibcode :1999PhRvL..83.4093G. doi :10.1103/PhysRevLett.83.4093.
  4. ^ Ларс Ф. Лундегор, Гуннар Век, Малкольм И. МакМахон, Серж Дегренье и Поль Лубейр (2006). «Наблюдение молекулярной решетки О8 в фазе твердого кислорода». Природа . 443 (7108): 201–204. Бибкод : 2006Natur.443..201L. дои : 10.1038/nature05174. PMID  16971946. S2CID  4384225.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ ab Cacace, Fulvio; Giulia de Petris; Anna Troiani (2001). «Экспериментальное обнаружение тетраоксигена». Angewandte Chemie International Edition . 40 (21): 4062–4065. doi :10.1002/1521-3773(20011105)40:21<4062::AID-ANIE4062>3.0.CO;2-X. PMID  12404493.
  6. ^ Эрнандес-Ламонеда, Р.; А. Рамирес-Солис (2000). «Реакционная способность и электронные состояния O 4 вдоль путей минимальной энергии». Журнал химической физики . 113 (10): 4139–4145. Bibcode : 2000JChPh.113.4139H. doi : 10.1063/1.1288370.
  7. ^ Рёгген, И.; Э. Вислёфф Нильссен (1989). «Прогнозирование метастабильной формы D 3h тетракислорода». Письма по химической физике . 157 (5): 409–414. Бибкод : 1989CPL...157..409R. дои : 10.1016/0009-2614(89)87272-0.
  8. ^ Hotokka, M. (1989). "Ab initio исследование тенденций связывания в рядах BO 3 3− , CO 3 2− , NO 3 − и O 4 (D 3h )". Chemical Physics Letters . 157 (5): 415–418. Bibcode :1989CPL...157..415H. doi :10.1016/0009-2614(89)87273-2.
  9. ^ Jubert,AH; ELVaretti (1986). «О возможном существовании молекулы O 4 с симметрией D 3h ». Anales de Química (Испания) 82 :227-230.
  10. ^ Фрисс, У. и Монкс, П. С. и Ремедиос, Дж. Дж. и Вагнер, Т. и Платт, У. (2005). "Измерения MAX-DOAS O4: новый метод получения информации об атмосферных аэрозолях - Извлечение свойств аэрозолей". Журнал геофизических исследований . 109 (D22): н/д. Bibcode : 2004JGRD..10922205W. CiteSeerX 10.1.1.659.6946 . doi : 10.1029/2004jd004904. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )