октакислород
 |  |
Часть кристаллической структуры ε-кислорода |
Октакислород , также известный как ε-кислород или красный кислород , представляет собой аллотроп кислорода, состоящий из восьми атомов кислорода . Этот аллотроп образуется при комнатной температуре и давлении от 10 до 96 ГПа. [1]
Приготовление и свойства
[ редактировать ]Когда давление кислорода при комнатной температуре превышает 10 гигапаскалей (1 500 000 фунтов на квадратный дюйм), он претерпевает резкий фазовый переход в другой аллотроп . Его объем значительно уменьшается, [2] и он меняет цвет с небесно-голубого на темно-красный. [3] Эта ε-фаза была открыта в 1979 году, но структура до сих пор не ясна. На основании инфракрасной спектроскопии в 1999 году исследователи предположили, что эта фаза состоит из O
4 молекулы. В кристаллической решетке [4] было показано Однако в 2006 году с помощью рентгеновской кристаллографии , что эта стабильная фаза на самом деле представляет собой O.
8 . [5] [6] Никто не предсказал структуру теоретически: [1] ромб О
8 кластер [7] состоящий из четырех О
2 молекулы.
На этой стадии он имеет темно-красный цвет, очень сильное поглощение инфракрасного излучения и магнитный коллапс . [8] Он также стабилен в очень большой области давления. [ нужна ссылка ] и был предметом многочисленных рентгеновских дифракционных, спектроскопических и теоретических исследований. Было показано, что он имеет моноклинную симметрию C2/m, а его поведение при поглощении инфракрасного излучения объясняется объединением молекул кислорода в более крупные единицы. При давлении 11 ГПа длина внутрикластерной связи O
Размер кластера 8 составляет 0,234 нм, а расстояние между кластерами составляет 0,266 нм, что больше длины связи 0,120 нм в молекуле кислорода O.
2 . [1]
Механизм образования О
8 пока не ясен, и исследователи полагают, что значительную роль в формировании имеет перенос заряда между молекулами кислорода или магнитный момент молекул кислорода. Обнаруженный в работе кластер [1]
Возможные применения
[ редактировать ]Жидкий кислород уже используется в качестве окислителя в ракетах , и было высказано предположение, что октакислород может стать еще лучшим окислителем из-за его более высокой плотности энергии . [9]
Исследователи полагают, что эта структура может существенно повлиять на структурные исследования элементов. [1]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Передовые промышленные науки и технологии (AIST) (2006). «Кристаллическая структура ε-фазы твердого кислорода, определенная вместе с открытием кластера красного кислорода O 8 » . АЗоНано . Проверено 10 января 2008 г.
- ^ Акахама, Юичи; Кавамура, Харуки; Хойзерманн, Даниэль; Ханфланд, Майкл; Симомура, Осаму (июнь 1995 г.). «Новый структурный переход кислорода при высоком давлении при 96 ГПа, связанный с металлизацией в молекулярном твердом теле». Письма о физических отзывах . 74 (23): 4690–4694. Бибкод : 1995PhRvL..74.4690A . дои : 10.1103/PhysRevLett.74.4690 . ПМИД 10058574 .
- ^ Никол, Малькольм; Хирш, КР; Хольцапфель, Вильфрид Б. (декабрь 1979 г.). «Фазовое равновесие кислорода около 298 К». Письма по химической физике . 68 (1): 49–52. Бибкод : 1979CPL....68...49N . дои : 10.1016/0009-2614(79)80066-4 .
- ^ Горелли, Федерико А.; Уливи, Лоренцо; Санторо, Марио; Бини, Роберто (ноябрь 1999 г.). «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 .
- ^ Фудзихиса, Хироши; Акахама, Юичи; Кавамура, Харуки; Охиши, Ясуо; Симомура, Осаму; Ямаваки, Хироши; Сакашита, Мами; Гото, Ёсито; Такея, Сатоши; Онда, Казумаса Х (26 августа 2006 г.). «Кластерная структура O 8 эпсилон-фазы твердого кислорода». Письма о физических отзывах . 97 (8): 085503. Бибкод : 2006PhRvL..97h5503F . doi : 10.1103/PhysRevLett.97.085503 . ПМИД 17026315 .
- ^ Лундегаард, Ларс Ф.; Век, Гуннар; МакМахон, Малкольм И.; Дегренье, Серж; Лубейр, Поль (14 сентября 2006 г.). «Наблюдение молекулярной решетки O 8 в фазе твердого кислорода». Природа . 443 (7108): 201–204. Бибкод : 2006Natur.443..201L . дои : 10.1038/nature05174 . ПМИД 16971946 . S2CID 4384225 .
- ^ Штойдель, Ральф; Вонг, Мин Ва (2007). «Темно-красные молекулы O 8 в твердом кислороде: ромбовидные кластеры, а не S 8 -подобные кольца». Angewandte Chemie, международное издание . 46 (11): 1768–1771. дои : 10.1002/anie.200604410 . ПМИД 17450606 .
- ^ Фрейман Ю А.; Йодль, HJ (2004). «Твердый кислород». Отчеты по физике . 401 (1–4): 1–228. Бибкод : 2004PhR...401....1F . doi : 10.1016/j.physrep.2004.06.002 .
- ^ Болл, Филипп (16 ноября 2001 г.). «Обнаружена новая форма кислорода». Новости природы . дои : 10.1038/news011122-3 .