stringtranslate.com

Тетракислород

Молекула тетракислорода ( O 4 ), называемая также 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] Компьютерное моделирование, хотя и не совсем неточное, показывает, что, хотя в жидком кислороде нет стабильных молекул O 4 , молекулы O 2 имеют тенденцию объединяться в пары с антипараллельными спинами , образуя временные единицы O 4 . [2] В 1999 году исследователи полагали, что твердый кислород в своей ε-фазе, также известный как красный кислород, (при давлении 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 представляет собой октакислород ( O
8). [4] Тем не менее, в экспериментах по масс-спектрометрии положительно заряженный тетракислород был обнаружен как короткоживущая химическая разновидность . [5]

Состав

Теоретические расчеты предсказали существование метастабильных молекул O 4 двух разных форм: «сморщенного» квадрата, такого как циклобутан или S 4 , [6] и «вертушки» с тремя атомами кислорода, окружающими центральный в тригональном плоском образовании, подобном трифторид бора или триоксид серы . [7] [8] Ранее указывалось, что «вертушка» молекулы O 4 должна быть естественным продолжением изоэлектронного ряда BO.3−
3, Колорадо2−
3, НЕТ−
3, [9] и аналог SO 3 ; это наблюдение послужило основой для упомянутых теоретических расчетов.

В 2001 году команда Римского университета Ла Сапиенца провела масс-спектрометрический эксперимент нейтрализации-реионизации для исследования структуры свободных молекул O 4 . [5] Их результаты не согласовывались ни с одной из двух предложенных молекулярных структур, но они согласовывались с комплексом между двумя молекулами O 2 , одна в основном состоянии , а другая в определенном возбужденном состоянии .

Полосы поглощения O 4 , например, при 360, 477 и 577 нм, часто используются для достижения аэрозольных инверсий в спектроскопии оптического поглощения атмосферы . Благодаря известному распределению O 2 и, следовательно, также O 4 , плотности наклонного столба O 4 можно использовать для восстановления профилей аэрозолей , которые затем можно снова использовать в моделях переноса излучения для моделирования путей света. [10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Льюис, Гилберт Н. (1924). «Магнетизм кислорода и молекулы О 4 ». Журнал Американского химического общества . 46 (9): 2027–2032. дои : 10.1021/ja01674a008.
  2. ^ Ода, Тацуки; Альфредо Паскарелло (2004). «Неколлинеарный магнетизм в жидком кислороде: исследование молекулярной динамики из первых принципов». Физический обзор B . 70 (134402): 1–19. Бибкод : 2004PhRvB..70m4402O. doi : 10.1103/PhysRevB.70.134402. hdl : 2297/3462 . S2CID  123535786.
  3. ^ Горелли, Федерико А.; Лоренцо Уливи; Марио Санторо; Роберто Бини (1999). «Э-фаза твердого кислорода: свидетельства существования решетки молекулы O 4 ». Письма о физических отзывах . 83 (20): 4093–4096. Бибкод : 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. ^ аб Какаче, Фульвио; Джулия де Петрис; Анна Трояни (2001). «Экспериментальное обнаружение тетракислорода». Angewandte Chemie, международное издание . 40 (21): 4062–4065. doi :10.1002/1521-3773(20011105)40:21<4062::AID-ANIE4062>3.0.CO;2-X. ПМИД  12404493.
  6. ^ Эрнандес-Ламонеда, Р.; А. Рамирес-Солис (2000). «Реактивность и электронные состояния O 4 вдоль путей минимальной энергии». Журнал химической физики . 113 (10): 4139–4145. Бибкод : 2000JChPh.113.4139H. дои : 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. ^ Хотокка, М. (1989). «Ab initio исследование тенденций связывания в рядах BO 3 3- , CO 3 2- , NO 3 - и O 4 (D 3h )». Письма по химической физике . 157 (5): 415–418. Бибкод : 1989CPL...157..415H. дои : 10.1016/0009-2614(89)87273-2.
  9. ^ Джуберт, АХ; Э. Л. Варетти (1986). «О возможном существовании молекулы O 4 с симметрией D 3h ». Аналес де Кимика (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 - определение свойств аэрозолей». Журнал геофизических исследований . 109 (D22): н/д. Бибкод : 2004JGRD..10922205W. CiteSeerX 10.1.1.659.6946 . дои : 10.1029/2004jd004904. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )