czterotlen

Cząsteczka czterotlenku ( O ₄ ), zwana także oksozonem , jest odmianą alotropową tlenu składającą się z czterech atomów tlenu.

Historia

Tetratlen został po raz pierwszy przewidziany w 1924 roku przez Gilberta N. Lewisa , który zaproponował go jako wyjaśnienie nieprzestrzegania prawa Curie przez ciekły tlen . Chociaż symulacje komputerowe nie są całkowicie niedokładne, wskazują, że chociaż w ciekłym tlenie nie ma stabilnych cząsteczek O _{4 , cząsteczki O}₂ mają tendencję do asocjacji w parach z antyrównoległymi spinami , tworząc przejściowe jednostki O _{4 .} W 1999 roku naukowcy sądzili, że stały tlen w fazie ε, znany również jako czerwony tlen (przy ciśnieniach powyżej 10 GPa ) wynosił ₀₄ . Jednak w 2006 r. krystalografia rentgenowska wykazała, że ta stabilna faza to w rzeczywistości oktatlen ( O
₈ ). Niemniej jednak dodatnio naładowany tetratlen został wykryty jako krótkotrwała substancja chemiczna w eksperymentach spektrometrii mas .

Struktura

Obliczenia teoretyczne przewidziały istnienie metastabilnych cząsteczek O ₄ o dwóch różnych kształtach: „pofałdowanego” kwadratu, takiego jak cyklobutan lub S ₄ , oraz „wiatraczka” z trzema atomami tlenu otaczającymi jeden centralny w trygonalnej płaskiej formacji podobnej do trójfluorku boru . Wcześniej zaznaczono, że cząsteczka „wiatraczka” O ₄ powinna być naturalną kontynuacją szeregu izoelektronicznego BO
³⁻₃ , CO
²⁻₃ , NO
⁻₃ , i analogiczne do SO ₃ ; obserwacja ta posłużyła za podstawę wspomnianych obliczeń teoretycznych.

Teoretyczne struktury metastabilnego O ₄ .

D _2d struktura	Struktura D _3h

W 2001 roku zespół z Uniwersytetu La Sapienza w Rzymie przeprowadził eksperyment spektrometrii mas z neutralizacją i rejonizacją w celu zbadania struktury wolnych cząsteczek O ₄ . Ich wyniki nie zgadzały się z żadną z dwóch proponowanych struktur molekularnych, ale zgadzały się z kompleksem dwóch cząsteczek O2 _, jednej w stanie podstawowym , a drugiej w określonym stanie wzbudzonym .

Pasma absorpcyjne O _{4 np. przy 360, 477 i 577 nm są często wykorzystywane do uzyskiwania inwersji aerozolu w optycznej} spektroskopii absorpcji atmosferycznej . Ze względu na znane rozmieszczenie O _{2 ,} a zatem także O ₄ , O ₄ skośne gęstości kolumn można wykorzystać do uzyskania profili aerozolu , które następnie można ponownie wykorzystać w modelach transferu radiacyjnego do modelowania dróg światła.

Zobacz też