Тетракислород
Молекула тетракислорода ( O 4 ), называемая также оксозоном , представляет собой аллотроп кислорода , состоящий из четырех атомов кислорода.
История
[ редактировать ]Тетракислород был впервые предсказан в 1924 году Гилбертом Н. Льюисом , который предложил его в качестве объяснения неспособности жидкого кислорода подчиняться закону Кюри . [1] нет стабильных молекул O 4 Компьютерное моделирование, хотя и не совсем неточное, показывает, что, хотя в жидком кислороде , молекулы O 2 имеют тенденцию объединяться в пары с антипараллельными спинами , образуя временные O 4 . единицы [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] было показано Однако в 2006 году с помощью рентгеновской кристаллографии , что эта стабильная фаза на самом деле представляет собой октакислород ( O
8 ). [4] положительно заряженный тетракислород был обнаружен как короткоживущая химическая разновидность Тем не менее, в экспериментах по масс-спектрометрии . [5]
Структура
[ редактировать ]Теоретические расчеты предсказали существование метастабильных молекул O 4 двух разных форм: «сморщенного» квадрата, такого как циклобутан или S 4 , [6] и «вертушка» с тремя атомами кислорода, окружающими центральный атом в тригональном плоском образовании, подобном трифториду бора или триоксиду серы . [7] [8] Ранее указывалось, что «вертушка» молекулы О 4 должна быть естественным продолжением изоэлектронного ряда ВО . 3−
3 , Колорадо 2−
3 , НЕТ −
3 , [9] и аналог SO 3 ; это наблюдение послужило основой для упомянутых теоретических расчетов.
| Теоретические структуры метастабильного O 4 . | |
 |  |
| D 2d структура | D 3h структура |
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 O 2 между двумя молекулами , 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 оптического поглощения атмосферы в спектроскопии . Благодаря известному распределению O 2 и, следовательно, O 4 , наклонные плотности столба O 4 можно использовать для получения профилей аэрозолей , которые затем можно снова использовать в моделях переноса излучения для моделирования путей света. [10]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Льюис, Гилберт Н. (1924). «Магнетизм кислорода и молекулы О 4 ». Журнал Американского химического общества . 46 (9): 2027–2032. дои : 10.1021/ja01674a008 .
- ^ 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 . дои : 10.1103/PhysRevB.70.134402 . hdl : 2297/3462 . S2CID 123535786 .
- ^ 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 .
- ^ 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 . ПМИД 16971946 . S2CID 4384225 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Хотокка, М. (1989). «Первоначальное исследование тенденций склеивания в серии БО 3 3− , СО3 2− , НЕТ 3 − и O 4 (D 3h )». Chemical Physics Letters . 157 (5): 415–418. Бибкод : 1989CPL...157..415H . doi : 10.1016/0009-2614(89)87273-2 .
- ^ Джуберт, АХ; Э. Л. Варетти (1986). «О возможном существовании молекулы O 4 с симметрией D 3h ». Аналес де Кимика (Испания) 82 : 227-230.
- ^ 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 )