Tetraoxígeno

La molécula de tetraoxígeno (O₄), también llamada oxozona, es un alótropo del oxígeno que consiste en cuatro átomos de oxígeno.

Historia

El tetraoxígeno fue predicho por primera vez en 1924 por Gilbert N. Lewis, quien lo propuso como explicación de la incapacidad del oxígeno líquido para obedecer la ley de Curie. Aunque no son del todo inexactas, las simulaciones por computadora indican que, si bien no hay moléculas estables de O₄ en el oxígeno líquido, las moléculas de O₂ tienden a asociarse en pares con espines antiparalelos, formando espines transitorios. O₄ unidades. 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 O₄. Sin embargo, en 2006, se demostró mediante cristalografía de rayos X que esta fase estable es en realidad octaoxígeno (O
>₈). Sin embargo, se ha detectado tetraoxígeno cargado positivamente como una especie química de vida corta en experimentos de espectrometría de masas.

Estructura

Los cálculos teóricos han predicho la existencia de moléculas de O₄ metaestables con dos formas diferentes: una molécula "arrugada" cuadrado como ciclobutano o S4, y un "molinete" con tres átomos de oxígeno rodeando uno central en una formación plana trigonal similar al trifluoruro de boro o al trióxido de azufre. Anteriormente se señaló que el "molinete" La molécula de O₄ debería ser la continuación natural de la serie isoelectrónica BO3−3, CO2−3, NO−3 y análoga al SO3; esa observación sirvió de base para los cálculos teóricos mencionados.

Estructuras teóricas de O metastable4.
D2d estructura	D3h estructura

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 O₄ libres. Sus resultados no coincidieron con ninguna de las dos estructuras moleculares propuestas, pero sí con un complejo entre dos moléculas de O₂, una en estado fundamental y la otra en un estado excitado específico.

Bandas de absorción de O₄ p.e. a 360, 477 y 577 nm se utilizan con frecuencia para lograr inversiones de aerosol en espectroscopia de absorción óptica atmosférica. Debido a la distribución conocida de O₂ y, por tanto, también de O₄, las densidades de columnas inclinadas de O₄ se pueden utilizar para recuperar perfiles de aerosoles que luego pueden utilizarse nuevamente en modelos de transferencia radiativa para modelar trayectorias de luz.