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Octaoxigeno

El octaoxígeno , también conocido como ε-oxígeno u oxígeno rojo , es un alótropo del oxígeno que consta de ocho átomos de oxígeno . Este alótropo se forma a temperatura ambiente a presiones entre 10 y 96 GPa. [1]

Preparación y propiedades

A medida que la presión del oxígeno a temperatura ambiente aumenta por encima de los 10 gigapascales (1.500.000 psi), sufre una transición de fase drástica a un alótropo diferente . Su volumen disminuye significativamente [2] y cambia de color de azul cielo a rojo intenso. [3] Esta fase ε se descubrió en 1979, pero su estructura no estaba clara. Basándose en la espectroscopia infrarroja , los investigadores asumieron en 1999 que esta fase consta de O
4moléculas en una red cristalina. [4] Sin embargo, en 2006, se demostró mediante cristalografía de rayos X que esta fase estable es de hecho O
8. [5] [6] Nadie predijo la estructura teóricamente: [1] un romboide O
8grupo [7] que consta de cuatro O
2moléculas.

En esta fase, exhibe un color rojo oscuro, una absorción infrarroja muy fuerte y un colapso magnético. [8] También es estable en un dominio de presión muy grande [ cita requerida ] y ha sido objeto de numerosos estudios de difracción de rayos X, espectroscópicos y teóricos. Se ha demostrado que tiene una simetría monoclínica C2/m, y su comportamiento de absorción infrarroja se atribuyó a la asociación de moléculas de oxígeno en unidades más grandes. A 11 GPa, la longitud de enlace intra-cúmulo del O
8El tamaño del grupo es de 0,234 nm y la distancia entre grupos es de 0,266 nm, ambos más largos que la longitud de enlace de 0,120 nm en la molécula de oxígeno O
2. [1]

El mecanismo de formación del O
8El cúmulo encontrado en el trabajo aún no está claro, y los investigadores creen que la transferencia de carga entre las moléculas de oxígeno o el momento magnético de las moléculas de oxígeno tienen un papel importante en la formación. [1]

Aplicaciones potenciales

El oxígeno líquido ya se utiliza como oxidante en cohetes , y se ha especulado que el octaoxígeno podría ser un oxidante aún mejor, debido a su mayor densidad energética . [9]

Los investigadores creen que esta estructura puede influir en gran medida en la investigación estructural de los elementos. [1]

Referencias

  1. ^ abcde Advanced Industrial Science and Technology (AIST) (2006). "Estructura cristalina de la fase ε del oxígeno sólido determinada junto con el descubrimiento de un cúmulo rojo de oxígeno O8". AZoNano . Consultado el 10 de enero de 2008 .
  2. ^ Akahama, Yuichi; Kawamura, Haruki; Häusermann, Daniel; Hanfland, Michael; Shimomura, Osamu (junio de 1995). "Nueva transición estructural de alta presión del oxígeno a 96 GPa asociada con la metalización en un sólido molecular". Physical Review Letters . 74 (23): 4690–4694. Bibcode :1995PhRvL..74.4690A. doi :10.1103/PhysRevLett.74.4690. PMID  10058574.
  3. ^ Nicol, Malcolm; Hirsch, KR; Holzapfel, Wilfried B. (diciembre de 1979). "Equilibrios de fases de oxígeno cerca de 298 K". Chemical Physics Letters . 68 (1): 49–52. Bibcode :1979CPL....68...49N. doi :10.1016/0009-2614(79)80066-4.
  4. ^ Gorelli, Federico A.; Ulivi, Lorenzo; Santoro, Mario; Bini, Roberto (noviembre de 1999). "La fase ε del oxígeno sólido: evidencia de una red de moléculas de O 4 ". Physical Review Letters . 83 (20): 4093–4096. Código Bibliográfico :1999PhRvL..83.4093G. doi :10.1103/PhysRevLett.83.4093.
  5. ^ Fujihisa, Hiroshi; Akahama, Yuichi; Kawamura, Haruki; Ohishi, Yasuo; Shimomura, Osamu; Yamawaki, Hiroshi; Sakashita, mamá; Gotoh, Yoshito; Takeya, Satoshi; onda, Kazumasa H (26 de agosto de 2006). "Estructura del racimo O 8 de la fase épsilon de oxígeno sólido". Cartas de revisión física . 97 (8): 085503. Código bibliográfico : 2006PhRvL..97h5503F. doi : 10.1103/PhysRevLett.97.085503. PMID  17026315.
  6. ^ Lundegaard, Lars F.; Weck, Gunnar; McMahon, Malcolm I.; Desgreniers, Serge; Loubeyre, Paul (14 de septiembre de 2006). "Observación de una red molecular de O 8 en fase de oxígeno sólido". Naturaleza . 443 (7108): 201–204. Código Bib :2006Natur.443..201L. doi : 10.1038/naturaleza05174. PMID  16971946. S2CID  4384225.
  7. ^ Steudel, Ralf; Wong, Ming Wah (2007). " Moléculas de O 8 de color rojo oscuro en oxígeno sólido: cúmulos romboides, no anillos tipo S 8 ". Angewandte Chemie International Edition . 46 (11): 1768–1771. doi :10.1002/anie.200604410. PMID  17450606.
  8. ^ Freiman, Yu A.; Jodl, HJ (2004). "Oxígeno sólido". Physics Reports . 401 (1–4): 1–228. Código Bibliográfico :2004PhR...401....1F. doi :10.1016/j.physrep.2004.06.002.
  9. ^ Ball, Phillip (16 de noviembre de 2001). "Se ha descubierto una nueva forma de oxígeno". Nature News . doi :10.1038/news011122-3.