氧4

氧4
识别
CAS号	12596-83-7
性质
化学式	O4
摩尔质量	64 g·mol−1
	若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

氧4分子（O₄），也被称作四聚氧。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（顺磁性物质的磁化率与热力学温度成反比）的原因。^[1]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，O₂分子确实倾向于形成反平行自旋的双聚体O₄。^[2]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。^[3]然而2006年时，X射线晶体学表明这种被称作ε氧或红氧的稳定相实际上是O
8。^[4] 然而，氧4作为一种存在时间很短的化学物质已经能用质谱法检测到。^[5]

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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），^[6]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）。^[7]^[8]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：BO₃^3-、CO₃^2-、NO₃^-，^[9]甚至包括类似的SO₃分子。这些看法是上述理论计算的基础。

理论上亚稳态O₄的结构

D_2d结构	D_3h结构

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。^[5]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。

[1]
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.
[2]
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.
[3]
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. （原始内容存档于2008-11-22）.
[4]
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. （原始内容存档于2017-06-27）.
[5]
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.
[6]
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.
[7]
Røeggen, I.; E. Wisløff Nilssen. Prediction of a metastable D_3h form of tetra oxygen. Chemical Physics Letters. May 1989, 157 (5): 409–414. doi:10.1016/0009-2614(89)87272-0.
[8]
Hotokka,M.; P.Pyykkö (May 1989). "Ab initio study of bonding trends in the series BO_3^3-, CO_3^2-, NO_3^- and O₄(D_3h)". Chemical Physics Letters 157(5):415-418.
[9]
Jubert,A.H.; E.L.Varetti (1986). "On the possible existence of the O₄ molecule with D_3h symmetry". Anales de Química (Spain)82:227-230.

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[1] [1]
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.

[2] [2]
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-3] [3]
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. （原始内容存档于2008-11-22）.

[4] [4]
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. （原始内容存档于2017-06-27）.

[Cacace-5] [5]
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.

[6] [6]
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.

[7] [7]
Røeggen, I.; E. Wisløff Nilssen. Prediction of a metastable D_3h form of tetra oxygen. Chemical Physics Letters. May 1989, 157 (5): 409–414. doi:10.1016/0009-2614(89)87272-0.

[8] [8]
Hotokka,M.; P.Pyykkö (May 1989). "Ab initio study of bonding trends in the series BO_3^3-, CO_3^2-, NO_3^- and O₄(D_3h)". Chemical Physics Letters 157(5):415-418.

[9] [9]
Jubert,A.H.; E.L.Varetti (1986). "On the possible existence of the O₄ molecule with D_3h symmetry". Anales de Química (Spain)82:227-230.

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参考资料

参见

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CAS号	12596-83-7 ^Y
性质
化学式	O₄
摩尔质量	64 g·mol⁻¹
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。