Tetratlen

Tetratlen, oksozon – alotropowa odmiana tlenu złożona z czterech atomów.

W warunkach normalnych tlen występuje w dwóch odmianach alotropowych: pierwsza jest występującym w atmosferze gazem o wzorze O2, który stosunkowo łatwo łączy się z wieloma pierwiastkami tworząc tlenki. Drugą jego postacią jest ozon – występująca w ozonosferze trójatomowa cząsteczka O3.

Hipotetyczne struktury cząsteczki O
4
struktura D2d
struktura D3h

Już w latach 20. XX wieku przewidywano istnienie kolejnej, czteroatomowej odmiany tlenu – O
4. Obliczenia teoretyczne przewidywały istnienie cząsteczek O
4 o dwóch różnych kształtach: zbliżonego do kwadratu, o grupie punktowej(inne języki) D2d, oraz formy z trzema atomami tlenu otaczającymi atom centralny (OO
3), w płaskiej formie trygonalnej o grupie punktowej D3h[1][2]. Za pomocą spektrometrii mas z neutralizacją–rejonizacją znaleziono dowód na istnienie trygonalnego O
4 w fazie gazowej o czasie życia przekraczającym 1 μs, którego dysocjacja wymaga pokonania bariery rzędu 42 kJ/mol[3]. W 2006 roku badania krystalografii rentgenowskiej wykazały, że w rzeczywistości stabilną odmianą jest oktatlen (O
8)[4].

Obliczenia oparte na rozszerzonym modelu geminalnym wykazały, że w metastabilnej cząsteczce O
4 długość wiązania równowagi (średnia odległość między dwoma związanymi atomami, powiązana z najniższym poziomem energii na wykresie energii wiązania) wynosi 1,330 Å. Energia tej cząsteczki jest o 9,81 kJ/mol wyższa od energii wydzielonego ozonu i tlenu w stanie 1D. Istnieje również bariera energetyczna o wartości 127,28 kJ/mol, oddzielająca tetratlen od ozonu i tlenu (1D)[2].

Przypisy

  1. ↑ R.R. Hernández-Lamoneda R.R., A. Ramı́rez-Solı́s, Reactivity and electronic states of O4 along minimum energy paths, „The Journal of Chemical Physics”, 113 (10), 2000, s. 4139–4145, DOI: 10.1063/1.1288370 [dostęp 2024-05-25]  (ang.).
  2. ↑ a b I.I. Røeggen I.I., E.WisløffE.W. Nilssen E.WisløffE.W., Prediction of a metastable D3h form of tetra oxygen, „Chemical Physics Letters”, 157 (5), 1989, s. 409–414, DOI: 10.1016/0009-2614(89)87272-0 [dostęp 2024-05-25]  (ang.).
  3. ↑ FulvioF. Cacace FulvioF., Giulia deG. Petris Giulia deG., AnnaA. Troiani AnnaA., Experimental Detection of Tetraoxygen, „Angewandte Chemie International Edition”, 40 (21), 2001, s. 4062-4065, DOI: 10.1002/1521-3773(20011105)40:21<4062::AID-ANIE4062>3.0.CO;2-X [dostęp 2024-05-25]  (ang.).
  4. ↑ MattiM. Hotokka MattiM., PekkaP. Pyykkö PekkaP., An ab initio study of bonding trends in the series BO33−, CO32−, NO3− and O4(D3h), „Chemical Physics Letters”, 157 (5), 1989, s. 415–418, DOI: 10.1016/0009-2614(89)87273-2 [dostęp 2024-05-25]  (ang.).

Zobacz też

Linki zewnętrzne

  • Sygnały – Czerwony Tlen, Wiedza i Życie, 2000 [zarchiwizowane 2016-07-01] .
  • Mass spectroscopy evidence of tetraoxygen, i-mass.com [zarchiwizowane 2006-03-13]  (ang.).
  • Federico A.F.A. Gorelli Federico A.F.A. i inni, The ε Phase of Solid Oxygen: Evidence of an O4 Molecule Lattice, „Physical Review Letters”, 83 (20), 1999, s. 4093–4096, DOI: 10.1103/PhysRevLett.83.4093 [dostęp 2024-05-25]  (ang.).