固态氧

✍ dations ◷ 2025-12-01 23:59:55 #固态氧

固氧、固态氧形成于正常大气压的54.36K（-218.79°C）以下。固态的氧气由于吸收红色光，像液氧一样，是浅蓝色透明物质。氧分子因它在分子磁化（molecular magnetization）上与晶体结构、电子排布、超导电性的关系而受到关注。氧分子是能承载磁矩的唯一的简单双原子分子（通常情况下纵使所有分子也只有少数能够如此）。它被认为是“受自旋控制（spin-controlled）”的晶体，并因此展现出不寻常的磁性规律。在极高压下，固氧从热绝缘材料变成金属的形态；而在极低温下，它甚至能变成超导体。对固氧的结构研究始于19世纪20年代，目前，已确定六种明确的晶体相。固氧的密度从α相的约21 cm3/mol，到γ相的约 23.5 cm3/mol 。固氧的摩尔质量来自美国国家标准技术研究所已知存在六种不同相态的固氧：已知室温下给氧气施加压强时，它会凝固成叫做β相的物态。继续加大压强后，9GPa时，β相相变为δ相，10GPa时变为ε相。同时，随着分子间斥力的增大，β相的颜色从粉红到橙色，再到红色（稳定的O8形式），红色随压强增大而逐渐变深直至黑色。96GPa下ε相出现后继续压缩，将出现金属形式的ζ相。随着室温下氧气的压强超过10GPa，它将出人意料地相变为另一个同素异形体。它的体积骤减，颜色也从蓝变成深红。这种ε相发现于1979年，但当时它的结构并不清楚。基于它的红外线吸收光谱，1999年，研究人员推断此相态是O4分子的晶体。但在2006年，X射线晶体学表明这个被称作ε氧或红氧的稳定相态实为O8。此结构在理论上不曾被预测：由四个O2分子组成的菱形的O8原子簇。所有相态中，这个相态相当有趣。它颜色为深红色，对红外线吸收能力很强，并有磁场缩灭（magnetic collapse）。它在很大的压强范围内（10GPa至96GPa）稳定，已成为许多X射线衍射、光谱学和理论学者的课题。ε相的氧被继续压缩后，出现了ζ相。这种相态在1990年，给氧气施加132GPa压强时也出现了。已知金属的、簇状的ζ相在低温下表现出超导性。氧原子 O氧2 (单线态和三线态) O2氧3（臭氧） O3氧4 O4氧8（固氧） O8

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