La molécula de tetraoxígeno ( O 4 ), también llamada oxozona , es un alótropo del oxígeno que consta de cuatro átomos de oxígeno.
El tetraoxígeno fue predicho por primera vez en 1924 por Gilbert N. Lewis , quien lo propuso como explicación de la incapacidad del oxígeno líquido de obedecer la ley de Curie . [1] Aunque no son del todo inexactas, las simulaciones por computadora indican que, aunque no hay moléculas estables de O 4 en el oxígeno líquido, las moléculas de O 2 tienden a asociarse en pares con espines antiparalelos , formando unidades transitorias de O 4 . [2] En 1999, los investigadores pensaron que el oxígeno sólido en su fase ε, también conocido como oxígeno rojo, (a presiones superiores a 10 GPa ) era O 4 . [3] Sin embargo, en 2006, se demostró mediante cristalografía de rayos X que esta fase estable es en realidad octaoxígeno ( O
8). [4] Sin embargo, se ha detectado tetraoxígeno cargado positivamente como una especie química de vida corta en experimentos de espectrometría de masas . [5]
Los cálculos teóricos han predicho la existencia de moléculas de O 4 metaestables con dos formas diferentes: un cuadrado "arrugado" como el ciclobutano o S 4 , [6] y un "molinete" con tres átomos de oxígeno rodeando uno central en una formación plana trigonal similar a trifluoruro de boro o trióxido de azufre . [7] [8] Anteriormente se señaló que la molécula de O 4 en forma de "molinete" debería ser la continuación natural de la serie isoelectrónica BO.3-3, CO2-3
, NO−
3, [9] y análogo al SO 3 ; esa observación sirvió de base para los cálculos teóricos mencionados.
En 2001, un equipo de la Universidad La Sapienza de Roma 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 coincidieron con ninguna de las dos estructuras moleculares propuestas, pero sí concordaron con un complejo entre dos moléculas de O 2 , una en el estado fundamental y la otra en un estado excitado específico .
Con frecuencia se utilizan bandas de absorción de O 4 , por ejemplo a 360, 477 y 577 nm, para lograr inversiones de aerosol en espectroscopia de absorción óptica atmosférica . Debido a la distribución conocida del O 2 y, por tanto, también del O 4 , las densidades de las columnas inclinadas de O 4 se pueden utilizar para recuperar perfiles de aerosoles que luego se pueden utilizar de nuevo en modelos de transferencia radiativa para modelar trayectorias de luz. [10]
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