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]

自由分子

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。

参考资料

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