2018-08-14 11:01:25

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四聚氧(oxozone),非金属单质,化学式O4。与氧气、臭氧、红氧互为同素异形体,为正四面体或者矩形。吉尔伯特·牛顿·路易斯于1924年预测了四聚氧的存在。

基本信息

  • 中文名

    四聚氧

  • 英文名

    oxozone,tetraoxygen

  • 化学式

    O₄

  • 稳定性

    极不稳定

折叠 编辑本段 发展

1924年,吉尔伯特·牛顿·路易斯首先预测了它的存在,以解释液氧不符合居里定律的原因。现在看来路易斯的预测并不准确,但不是完全错误:计算机模拟表明,虽然液氧中没有稳定的O4分子,但O2分子确实倾向于形成反平行自旋的双聚体O4。D2d结构D2d结构

1999年,科学家认为固态氧的ε相(压强大于10GPa下存在)中氧的存在形式为O4。然而2006年时,X射线晶体学表明这种被称作ε氧红氧的稳定相实际上是O8。

2001年,意大利罗马大学的一支团队进行了中和-再电离质谱实验,以研究自由O4分子的结构。他们的实验结构与上述推测的分子结构不符,但他们也认为两个O2分子之间形成配合物,其中一个氧分子处于基态而另一个处于特定的激发态

折叠 编辑本段 结构

折叠 总述

O4的预计构型为正四面体或者矩形,从两种构型中性分子O4,正一价分子O4和负一价分子O4的基态电子结构,并根据能量最低原则确定了各自的结构参数,从而得到了O4分子2种结构的基态总能量、一价电离能及电子亲合势能.与氧原子、普通氧分子O2和臭氧分子O3的计算结果比较,显示O4分子可以以正方形结构或正四面体结构形式存在,其中正方形结构更有可能是O4分子的真实空间结构。

折叠 自由分子

D3h结构D3h结构理论计算表明可能以亚稳态存在的O4分子有两种不同的结构:一种是变形的正方形(类似于环丁烷的稳定构象),另一种的形状像风车,三个氧原子排列在中心氧原子周围,形成平面正三角形的构型(类似于三氟化硼)。

过去科学家指出风车形的O4分子可以看作一系列常见离子和分子的等电子体:BO3、CO3、NO3,甚至包括类似的SO3分子。这些看法是上述理论计算的基础。

折叠 编辑本段 化学性质

四聚氧的氧化性不可能超过氟气二氟化氪,各类氟化氧等已知的超强氧化剂(氧自由基都不如氟气,四聚氧何德何能可以超过氟气)。

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