La molécula de tetraoxígeno ( O 4 ), fue predicha por primera vez en 1924 por Gilbert N. Lewis , quien la propuso como una explicación de la falla del oxígeno líquido para obedecer la ley de Curie . [1] Aunque no del todo inexactas, las simulaciones por ordenador indican que aunque no hay moléculas de O 4 estables en el oxígeno líquido, las moléculas de O 2 tienden a asociarse en pares con espines antiparalelos , formando unidades de O 4 transitorias . [2] En 1999, los investigadores pensaron que existía oxígeno sólido en su fase ε (a presiones superiores a 10 GPa) como O 4 . [3] Sin embargo, en 2006, se demostró mediante cristalografía de rayos X que esta fase estable conocida como ε oxígeno u oxígeno rojo es de hecho O
8. [4] Sin embargo, el tetraoxígeno cargado positivamente se ha detectado como una especie química de vida corta en experimentos de espectrometría de masas . [5]
Las bandas de absorción de la molécula de O 4 , por ejemplo, a 360, 477 y 577 nm, se utilizan con frecuencia para realizar inversiones de aerosol en la espectroscopia de absorción óptica atmosférica . Debido a la distribución conocida de O 2 y, por lo tanto, también de O 4 , las densidades de columna inclinada de O 4 pueden usarse para recuperar perfiles de aerosol que luego pueden usarse nuevamente en modelos de transferencia radiativa para modelar trayectorias de luz. [6]
Molécula libre
Los cálculos teóricos han predicho la existencia de moléculas de O 4 metaestables con dos formas diferentes: un cuadrado "fruncido" como el ciclobutano o S 4 , [7] y un "molinillo" con tres átomos de oxígeno rodeando uno central en una formación plana trigonal similar a trifluoruro de boro . [8] [9] Anteriormente se señaló que la molécula de O 4 "molinillo" debería ser la continuación natural de la serie isoelectrónica BO3−
3, CO2−
3, NO-
3, [10] y análogo a SO 3 ; esa observación sirvió de base para los cálculos teóricos mencionados.
Estructuras teóricas del O 4 metaestable . | |
D estructura 2d | D estructura 3h |
En 2001, un equipo de la Universidad de Roma La Sapienza llevó a cabo un experimento de espectrometría de masas de neutralización-reionización para investigar la estructura de las moléculas de O 4 libres . [5] Sus resultados no concordaron con ninguna de las dos estructuras moleculares propuestas, pero sí con un complejo entre dos moléculas de O 2 , una en el estado fundamental y la otra en un estado excitado específico .
Ver también
Referencias
- ^ Lewis, Gilbert N. (1924). "El magnetismo del oxígeno y la molécula O 4 ". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 46 (9): 2027–2032. doi : 10.1021 / ja01674a008 .
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