氧4
氧4分子（O4），也被稱作四聚氧。1924年，吉爾伯特·牛頓·路易斯首先預測了它的存在，以解釋液氧不符合居里定律（順磁性物質的磁化率與熱力學溫度成反比）的原因。[1]現在看來路易斯的預測並不準確，但不是完全錯誤：計算機模擬表明，雖然液氧中沒有穩定的O4分子，O2分子確實傾向於形成反平行自旋的雙聚體O4。[2]1999年，科學家認為固態氧的ε相（壓強大於10GPa下存在）中氧的存在形式為O4。[3]然而2006年時，X射線晶體學表明這種被稱作ε氧或紅氧的穩定相實際上是O
8。[4] 然而，氧4作為一種存在時間很短的化學物質已經能用質譜法檢測到。[5]
| 氧4 | |
|---|---|
| 識別 | |
| CAS號 | 12596-83-7 
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| 性質 | |
| 化學式 | O4 |
| 摩爾質量 | 64 g·mol−1 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
自由分子
理論計算表明可能以亞穩態存在的O4分子有兩種不同的結構：一種是變形的正方形（類似於環丁烷的穩定構象），[6]另一種的形狀像風車，三個氧原子排列在中心氧原子周圍，形成平面正三角形的構型（類似於三氟化硼）。[7][8]過去科學家指出風車形的O4分子可以看作一系列常見離子和分子的等電子體：BO33-、CO32-、NO3-，[9]甚至包括類似的SO3分子。這些看法是上述理論計算的基礎。
| 理論上亞穩態O4的結構 | |
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2001年，義大利羅馬大學的一支團隊進行了中和-再電離質譜實驗，以研究自由O4分子的結構。[5]他們的實驗結構與上述推測的分子結構不符，但他們也認為兩個O2分子之間形成配合物，其中一個氧分子處於基態而另一個處於特定的激發態。
參考資料
- ^ Lewis, Gilbert N. The Magnetism of Oxygen and the Molecule O2. Journal of the American Chemical Society. September 1924, 46 (9): 2027–2032. doi:10.1021/ja01674a008.
- ^ Oda, Tatsuki; Alfredo Pasquarello. Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study (abstract). Physical Review B. October 2004, 70 (134402): 1–19. doi:10.1103/PhysRevB.70.134402.
- ^ Gorelli, Federico A.; Lorenzo Ulivi, Mario Santoro, and Roberto Bini. The ε Phase of Solid Oxygen: Evidence of an O4 Molecule Lattice (abstract). Physical Review Letters. November 1999, 83 (20): 4093–4096 [2011-06-25]. Bibcode:1999PhRvL..83.4093G. doi:10.1103/PhysRevLett.83.4093. （原始內容存檔於2008-11-22）.
- ^ Lars F. Lundegaard, Gunnar Weck, Malcolm I. McMahon, Serge Desgreniers and Paul Loubeyre. Observation of an O8 molecular lattice in the phase of solid oxygen. Nature. 2006-09-14, 443 (7108): 201–204 [2008-01-10]. PMID 16971946. doi:10.1038/nature05174. （原始內容存檔於2017-06-27）.
- ^ 5.0 5.1 Cacace, Fulvio; Giulia de Petris, and Anna Troiani. Experimental Detection of Tetraoxygen. Angewandte Chemie International Edition. October 2001, 40 (21): 4062–4065. PMID 12404493. doi:10.1002/1521-3773(20011105)40:21<4062::AID-ANIE4062>3.0.CO;2-X.
- ^ Hernández-Lamoneda, R.; A. Ramírez-Solís. Reactivity and electronic states of O4 along minimum energy paths. Journal of Chemical Physics. September 2000, 113 (10): 4139–4145. doi:10.1063/1.1288370.
- ^ Røeggen, I.; E. Wisløff Nilssen. Prediction of a metastable D3h form of tetra oxygen. Chemical Physics Letters. May 1989, 157 (5): 409–414. doi:10.1016/0009-2614(89)87272-0.
- ^ Hotokka,M.; P.Pyykkö (May 1989). "Ab initio study of bonding trends in the series BO33-, CO32-, NO3- and O4(D3h)". Chemical Physics Letters 157(5):415-418.
- ^ Jubert,A.H.; E.L.Varetti (1986). "On the possible existence of the O4 molecule with D3h symmetry". Anales de Química (Spain)82:227-230.