Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Octaoxygen-from-xtal-3D-balls.png
Epsilon -xygen-xtal-3D-balls.png
Шаровидная модель O 8
Часть кристаллической структуры ε-кислорода

Октаокислород - это аллотроп кислорода, состоящий из восьми атомов кислорода .

Когда давление кислорода при комнатной температуре увеличивается на 10 гигапаскалей (1500000 фунтов на квадратный дюйм), он претерпевает драматический фазовый переход к другому аллотропу . Его объем значительно уменьшается [1], и он меняет цвет с небесно-голубого на темно-красный. [2] Эта ε-фаза была открыта в 1979 году, но ее структура не ясна. На основе инфракрасной спектроскопии в 1999 году исследователи предположили, что эта фаза состоит из O
4молекулы в кристаллической решетке. [3] Однако в 2006 году с помощью рентгеновской кристаллографии было показано, что эта стабильная фаза, известная как ε-кислород или красный кислород , на самом деле является O
8. [4] [5] Никто не предсказал структуру теоретически: [6] ромбовидный O
8кластер [7], состоящий из четырех O
2 молекулы.

В этой фазе он показывает темно-красный цвет, очень сильное поглощение инфракрасного излучения и магнитный коллапс . [8] Он также стабилен в очень большой области давления [ необходима цитата ] и был предметом многочисленных рентгеновских дифракционных, спектроскопических и теоретических исследований. Было показано, что он имеет моноклинную симметрию C2 / m, и его поведение по поглощению инфракрасного излучения было приписано ассоциации молекул кислорода в более крупные единицы. При 11 ГПа длина внутрикластерной связи O
8размер кластера составляет 0,234 нм, а расстояние между кластерами составляет 0,266 нм, оба длиннее, чем длина связи 0,120 нм в молекуле кислорода O
2. [6]

Механизм образования O
8Обнаруженный в работе кластер еще не ясен, и исследователи считают, что перенос заряда между молекулами кислорода или магнитный момент молекул кислорода играет значительную роль в образовании. [6]

Это та фаза, которая образуется при температуре выше 600 К (327 ° C; 620 ° F) при давлении более 17 ГПа. [6]

Возможные приложения [ править ]

Жидкий кислород уже используется в качестве окислителя в ракетах , и было высказано предположение, что красный кислород может быть еще лучшим окислителем из-за его более высокой плотности энергии . [9]

Исследователи считают, что эта структура может сильно повлиять на структурное исследование элементов. [6]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Акахама, Юичи; Кавамура, Харуки; Хойзерманн, Даниэль; Ханфланд, Майкл; Шимомура, Осаму (июнь 1995 г.). «Новый структурный переход кислорода под высоким давлением при 96 ГПа, связанный с металлизацией в молекулярном твердом теле». Письма с физическим обзором . 74 (23): 4690–4694. Bibcode : 1995PhRvL..74.4690A . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.74.4690 . PMID  10058574 .
  2. ^ Никол, Малькольм; Хирш, КР; Хольцапфель, Вильфрид Б. (декабрь 1979 г.). «Кислородные фазовые равновесия около 298 К». Письма по химической физике . 68 (1): 49–52. Bibcode : 1979CPL .... 68 ... 49N . DOI : 10.1016 / 0009-2614 (79) 80066-4 .
  3. ^ Горелли, Федерико А .; Уливи, Лоренцо; Санторо, Марио; Бини, Роберто (ноябрь 1999 г.). "Ε-фаза твердого кислорода: свидетельство решетки молекулы O 4 ". Письма с физическим обзором . 83 (20): 4093–4096. Bibcode : 1999PhRvL..83.4093G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.83.4093 .
  4. ^ Фуджихиса, Хироши; Акахама, Юичи; Кавамура, Харуки; Охиси, Ясуо; Шимомура, Осаму; Ямаваки, Хироши; Сакашита, Мами; Гото, Йошито; Такея, Сатоши; онда, Казумаса Х (26 августа 2006 г.). « Кластерная структура O 8 эпсилонной фазы твердого кислорода». Письма с физическим обзором . 97 (8): 085503. Bibcode : 2006PhRvL..97h5503F . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.97.085503 . PMID 17026315 . 
  5. ^ Lundegaard, Lars F .; Век, Гуннар; МакМэхон, Малкольм I .; Дегренье, Серж; Лубейр, Пол (14 сентября 2006 г.). «Наблюдение молекулярной решетки O 8 в фазе твердого кислорода». Природа . 443 (7108): 201–204. Bibcode : 2006Natur.443..201L . DOI : 10,1038 / природа05174 . PMID 16971946 . S2CID 4384225 .  
  6. ^ a b c d e Передовая промышленная наука и технология (AIST) (2006). «Кристаллическая структура ε-фазы твердого кислорода, определенная вместе с открытием кластера красного кислорода O 8 » . AZoNano . Проверено 10 января 2008 .
  7. ^ Steudel, Ральф; Вонг, Мин Ва (2007). «Темно-красные молекулы O 8 в твердом кислороде: ромбовидные кластеры, а не S 8 -подобные кольца». Angewandte Chemie International Edition . 46 (11): 1768–1771. DOI : 10.1002 / anie.200604410 . PMID 17450606 . 
  8. ^ Фрейман, Ю. А .; Йодль, HJ (2004). «Твердый кислород». Отчеты по физике . 401 (1–4): 1–228. Bibcode : 2004PhR ... 401 .... 1F . DOI : 10.1016 / j.physrep.2004.06.002 .
  9. ↑ Болл, Филипп (16 ноября 2001 г.). «Найдена новая форма кислорода». Новости природы . DOI : 10.1038 / news011122-3 .