四聚氧(O4)

四聚氧

O4一般指本詞條

四聚氧(oxozone),非金屬單質,化學式O4。與氧氣臭氧紅氧互為同素異形體,為正四面體或者矩形。吉爾伯特·牛頓·路易斯於1924年預測了四聚氧的存在。

基本介紹

  • 中文名:四聚氧
  • 英文名:oxozone,tetraoxygen
  • 化學式:O4
  • 穩定性:極不穩定
發展,結構,總述,自由分子,

發展

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的原因。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,但O2分子確實傾向於形成反平行自旋的雙聚體O4
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。然而2006年時,X射線晶體學表明這種被稱作ε氧紅氧的穩定相實際上是O8
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。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

結構

總述

O4的預計構型為正四面體或者矩形,從兩種構型中性分子O4,正一價分子O4+和負一價分子O4-的基態電子結構,並根據能量最低原則確定了各自的結構參數,從而得到了O4分子2種結構的基態總能量、一價電離能及電子親合勢能.與氧原子、普通氧分子O2和臭氧分子O3的計算結果比較,顯示O4分子可以以正方形結構或正四面體結構形式存在,其中正方形結構更有可能是O4分子的真實空間結構。

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),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)。
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-,甚至包括類似的SO3分子。這些看法是上述理論計算的基礎。

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