Tetraoxygen молекулы ( O 4 ), впервые было предсказано в 1924 году Гилберта Н. Льюиса , который предложил его в качестве объяснения для отказа жидкого кислорода подчиняться закону Кюри . [1] Компьютерное моделирование, хотя и не совсем точное, показывает, что, хотя в жидком кислороде нет стабильных молекул O 4, молекулы O 2 имеют тенденцию ассоциироваться парами с антипараллельными спинами , образуя временные единицы O 4 . [2] В 1999 году исследователи полагали, что твердый кислород существует в его ε-фазе (при давлениях выше 10 ГПа).) как O 4 . [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] Тем не менее, положительно заряженный тетракислород был обнаружен как короткоживущее химическое соединение в масс-спектрометрических экспериментах. [5]
Полосы поглощения молекулы O 4 , например, при 360, 477 и 577 нм, часто используются для инверсии аэрозолей в атмосферной оптической абсорбционной спектроскопии . Из-за известного распределения O 2 и, следовательно, O 4 , плотности наклонных столбцов O 4 могут использоваться для получения профилей аэрозолей, которые затем могут быть снова использованы в моделях переноса излучения для моделирования световых путей. [6]
Свободная молекула
Теоретические расчеты предсказали существование метастабильных молекул O 4 с двумя различными формами: «сморщенный» квадрат, подобный циклобутану или S 4 , [7] и «вертушка» с тремя атомами кислорода, окружающими центральный, в тригональной плоской формации, подобной трифторид бора . [8] [9] Ранее указывалось, что «вертушка» молекулы O 4 должна быть естественным продолжением изоэлектронной серии BO3-
3, CO2-
3, НЕТ-
3, [10] 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 группа из Римского университета Ла Сапиенца провела масс-спектрометрический эксперимент нейтрализации-реионизации, чтобы исследовать структуру свободных молекул O 4 . [5] Их результаты не согласуются ни с одной из двух предложенных молекулярных структур, но они действительно согласуются с комплексом между двумя молекулами O 2 , одна в основном состоянии, а другая в определенном возбужденном состоянии .
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Льюис, Гилберт Н. (1924). «Магнетизм кислорода и молекулы O 4 ». Журнал Американского химического общества . 46 (9): 2027–2032. DOI : 10.1021 / ja01674a008 .
- ^ 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 . ЛВП : 2297/3462 .
- ^ Горелли, Федерико А .; Лоренцо Уливи; Марио Санторо; Роберто Бини (1999). "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 .
- ^ Ларс Ф. Лундегор, Гуннар Век, Малкольм И. МакМахон, Серж Дегренье и Поль Лубейр (2006). «Наблюдение молекулярной решетки O8 в фазе твердого кислорода». Природа . 443 (7108): 201–204. Bibcode : 2006Natur.443..201L . DOI : 10,1038 / природа05174 . PMID 16971946 . S2CID 4384225 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ а б Какаче, Фульвио; Джулия де Петрис; Анна Трояни (2001). «Экспериментальное обнаружение тетраоксигена». Angewandte Chemie International Edition . 40 (21): 4062–4065. DOI : 10.1002 / 1521-3773 (20011105) 40:21 <4062 :: АИД-ANIE4062> 3.0.CO; 2-Х . PMID 12404493 .
- ^ Фрисс, У. и Монкс, П.С. и Ремедиос, Дж. Дж., 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. Bibcode : 2004JGRD..10922205W . CiteSeerX 10.1.1.659.6946 . DOI : 10.1029 / 2004jd004904 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Hernández-Lamoneda, R .; А. Рамирес-Солис (2000). «Реакционная способность и электронные состояния O 4 на траекториях с минимальной энергией». Журнал химической физики . 113 (10): 4139–4145. Bibcode : 2000JChPh.113.4139H . DOI : 10.1063 / 1.1288370 .
- ^ Røeggen, I .; Э. Вислофф Нильссен (1989). «Прогнозирование метастабильной формы D 3h тетракислорода». Письма по химической физике . 157 (5): 409–414. Bibcode : 1989CPL ... 157..409R . DOI : 10.1016 / 0009-2614 (89) 87272-0 .
- ^ Хотокка, М. (1989). «Ab initio исследование тенденций связывания в ряду BO 3 3- , CO 3 2- , NO 3 - и O 4 (D 3h )». Письма по химической физике . 157 (5): 415–418. Bibcode : 1989CPL ... 157..415H . DOI : 10.1016 / 0009-2614 (89) 87273-2 .
- ^ Jubert, AH; Эль Варетти (1986). «О возможном существованиимолекулыO 4 ссимметриейD 3h ». Anales de Química (Испания) 82 : 227-230.