사산소
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
사산소(O₄)는 1924년 길버트 뉴턴 루이스가 액체 산소의 특성을 설명하기 위해 처음 예측한 물질이다. 이론적으로는 두 개의 O₂ 분자가 결합된 형태 또는 평면 삼각형 구조 등 다양한 형태가 예측되었으나, 실제로는 불안정하여 일시적으로 존재하거나 특정 조건에서 O₂ 분자 복합체 형태로 관찰되었다. 고체 산소의 한 형태인 적색 산소가 사산소일 것으로 추정되었으나, X선 결정학 연구를 통해 팔산소(O₈)임이 밝혀졌다. 사산소는 대기 광학 흡수 분광법에서 에어로졸 반전을 달성하는 데 활용되기도 한다.
더 읽어볼만한 페이지
- 2001년 과학 - 2001년 6월 21일 일식
2001년 6월 21일 일식은 남부 대서양과 아프리카에서 관측된 개기 일식으로, 하지 및 화성의 지구 최근접 시기와 겹쳤으며, 사로스 주기 127에 속하는 특별한 현상이다. - 2001년 과학 - 2001년 12월 14일 일식
2001년 12월 14일 일식은 중앙아메리카와 콜롬비아, 베네수엘라에서 관측된 금환 일식으로, 여러 천문 주기에 따라 반복되며 1982년, 2020년 일식과 메토닉 주기를 공유한다. - 산소 화합물 - 하이드로늄 이온
하이드로늄 이온(H₃O⁺ )은 수용액에서 자체 이온화되거나 강산 첨가 시 생성되는 이온으로, 삼각뿔 형태의 분자 구조를 가지며 수용액의 산성도 pH 결정 및 성간 매질 분자 구름 내 화학 반응에 중요한 역할을 한다. - 산소 화합물 - 과염소산염
과염소산염은 로켓 추진제나 불꽃놀이의 산화제로 사용되는 염소의 산소산 음이온 화학 물질로, 과거 갑상선 질환 치료에도 사용되었으나 환경 오염과 갑상선 기능 저하 등의 건강 영향을 미칠 수 있다는 우려가 있다. - 산화제 - 왕수
왕수는 진한 질산과 염산을 1:3 몰 비율로 혼합한 것으로, 금이나 백금 같은 귀금속을 녹일 수 있는 강력한 산화력을 가진 용액이며, 염화 금산 제조, 식각, 분석화학 등에 사용된다. - 산화제 - 질산
질산은 강산이자 강력한 산화력을 지닌 무색 액체로, 비료, 폭발물, 나일론 생산 등 산업에 널리 쓰이지만 부식성과 테러 악용 위험성도 있으며, 현재는 주로 암모니아 산화법으로 생산된다.
| 사산소 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 화학식 | O4 |
| 몰 질량 | 63.9976g·mol−1 |
| 관련 화합물 | |
| 관련 산소 | 산소 오존 |
| 특별한 위험 | |
| 주 위험 | 산화제 |
2. 역사
1924년 길버트 뉴턴 루이스는 액체 산소가 퀴리의 법칙을 따르지 않는 현상을 설명하기 위해 사산소(O4)를 예측했다.[1] 이후 컴퓨터 시뮬레이션 결과 액체 산소에 안정적인 O4 분자는 없지만, O2 분자가 반평행 스핀을 가지며 쌍을 이루어 일시적인 O4 단위를 형성하는 경향이 있다는 것이 밝혀졌다.[2]
1999년에는 10 GPa 이상의 압력에서 적색 산소로 알려진 고체 산소가 O4일 것이라는 추정이 있었으나,[3] 2006년 X선 결정학을 통해 이 상은 팔산소()임이 밝혀졌다.[4] 그러나 양전하를 띤 사산소는 질량 분석법 실험에서 짧은 수명의 화학종으로 검출되었다.[5]
2. 1. 초기 예측
길버트 뉴턴 루이스는 1924년에 액체 산소가 퀴리의 법칙을 따르지 않는 현상을 설명하기 위해 사산소의 존재를 처음 예측했다.[1] 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 액체 산소에는 안정적인 O4 분자가 존재하지 않지만, O2 분자가 반평행 스핀을 가지고 쌍을 이루어 일시적인 O4 단위를 형성하는 경향이 있다.[2]1999년, 연구자들은 10 GPa 이상의 압력에서 적색 산소로 알려진 고체 산소의 ε-상이 O4일 것이라고 추정했다.[3] 그러나 2006년, X선 결정학을 통해 이 안정적인 상이 실제로는 팔산소()임이 밝혀졌다.[4] 그럼에도 불구하고, 양전하를 띤 사산소는 질량 분석법 실험에서 짧은 수명을 가진 화학종으로 검출되었다.[5]
이론 계산에 따르면, 삼플루오린화 붕소와 같이 세 개의 산소 원자가 하나의 산소 원자에 결합된 평면 삼각형 구조와 사이클로뷰테인과 같이 약간 왜곡된 사각형 구조, 두 가지의 준안정 상태 O4 분자가 존재할 수 있다.[16][17]
2001년 로마 라 사피엔차 대학교 연구팀은 중성자화 재이온화 질량 분석법을 사용하여 유리(free) O4 분자의 구조를 측정했다.[15] 그 결과, 유리 O4 분자의 구조는 이전에 제안된 두 가지 분자 구조와는 일치하지 않았지만, 바닥 상태와 특정 들뜬 상태에 있는 두 개의 O2 분자 복합체로 확인되었다.
2. 2. 존재 확인
길버트 뉴턴 루이스는 1924년에 액체 산소가 퀴리의 법칙을 따르지 않는 이유를 설명하기 위해 사산소의 존재를 처음으로 예측했다.[1] 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 액체 산소에 안정적인 O4 분자는 없지만, O2 분자가 반평행 스핀을 가진 쌍을 이루어 일시적인 O4 단위를 형성하는 경향이 있다.[2]1999년, 연구자들은 10 GPa 이상의 압력에서 적색 산소로 알려진 고체 산소 ε-상이 O4일 것이라고 추정했다.[3] 그러나 2006년 X선 결정학을 통해 이 안정한 상은 실제로 팔산소()임이 밝혀졌다.[4] 그럼에도 불구하고, 양전하를 띤 사산소는 질량 분석법 실험에서 짧은 수명을 가진 화학종으로 검출되었다.[5]
이론 계산에 따르면, 삼플루오린화 붕소와 같이 세 개의 산소 원자가 하나의 산소 원자에 결합된 평면 삼각형 구조와 사이클로뷰테인과 같이 약간 찌그러진 사각형 구조, 두 가지의 다른 준안정 상태 O4 분자가 존재할 수 있다.[16][17]
2001년 로마 라 사피엔차 대학교 연구팀은 중성자화 재이온화 질량 분석법을 사용하여 유리 O4 분자의 구조를 측정했다.[15] 그 결과, 유리 O4 분자의 구조는 이전에 제안된 두 가지 분자 구조와 일치하지 않았지만, 바닥 상태와 특정 들뜬 상태에 있는 두 개의 O2 분자 복합체로 확인되었다.
3. 구조
이론적 계산에 따르면 두 가지 다른 형태의 준안정한 O4 분자의 존재가 예측되었다. 하나는 시클로뷰테인 또는 S4와 같은 "굽은" 사각형이고,[6] 다른 하나는 삼각 평면 분자 구조로 삼불화 붕소 또는 SO3와 유사하게 세 개의 산소 원자가 중심 원자를 둘러싸는 "풍차" 형태이다.[7][8] 이전에는 "풍차" O4 분자가 등전자성 계열 , , ,[9] SO3와 유사한 자연스러운 연속체여야 한다고 지적되었다. 이러한 관찰이 앞서 언급된 이론적 계산의 근거가 되었다.
| 준안정 O4의 이론적 구조 | |
2001년 로마 라 사피엔차 대학교의 연구팀은 자유 O4 분자의 구조를 조사하기 위해 중화-재이온화 질량 분석법 실험을 수행했다.[5] 그들의 결과는 제안된 두 분자 구조 중 어느 것과도 일치하지 않았지만, 두 개의 O2 분자 사이의 복합체와 일치했으며, 하나는 바닥 상태에 있고 다른 하나는 특정 여기 상태에 있었다.
4. 응용
이론적 계산에 따르면 두 가지 다른 형태의 준안정한 O4 분자의 존재가 예측되었다. 하나는 시클로뷰테인 또는 S4와 같은 "굽은" 사각형이고,[6] 다른 하나는 삼각 평면 분자 구조로 삼불화 붕소 또는 SO3와 유사하게 세 개의 산소 원자가 중심 원자를 둘러싸는 "풍차" 형태이다.[7][8] 이전에는 "풍차" O4 분자가 등전자성 계열인 , , ,[9] SO3와 유사한 자연스러운 연속체여야 한다고 지적되었다.
| 준안정 O4의 이론적 구조 | |
|---|---|
| D2d 구조 | D3h 구조 |
2001년, 로마 라 사피엔차 대학교의 연구팀은 자유 O4 분자의 구조를 조사하기 위해 중화-재이온화 질량 분석법 실험을 수행했다.[5] 그들의 결과는 제안된 두 분자 구조 중 어느 것과도 일치하지 않았지만, 두 개의 O2 분자 사이의 복합체와 일치했으며, 하나는 바닥 상태에 있고 다른 하나는 특정 여기 상태에 있었다.
360, 477 및 577 nm에서 O4의 흡수 띠는 대기 광학 흡수 분광법에서 에어로졸 반전을 달성하는 데 자주 사용된다. O2와 그에 따른 O4의 알려진 분포로 인해 O4 사선 컬럼 밀도를 사용하여 에어로졸 프로파일을 검색할 수 있으며, 이는 다시 대기 복사 전달 코드에서 빛 경로를 모델링하는 데 사용할 수 있다.[10]
참조
[1]
논문
The Magnetism of Oxygen and the Molecule O4
[2]
논문
Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study
https://kanazawa-u.r[...]
[3]
논문
The ε Phase of Solid Oxygen: Evidence of an O4 Molecule Lattice
[4]
논문
Observation of an O8 molecular lattice in the phase of solid oxygen
[5]
논문
Experimental Detection of Tetraoxygen
[6]
논문
Reactivity and electronic states of O4 along minimum energy paths
[7]
논문
Prediction of a metastable D3h form of tetra oxygen
[8]
논문
Ab initio study of bonding trends in the series BO33−, CO32−, NO3− and O4(D3h)
[9]
간행물
On the possible existence of the O4 molecule with D3h symmetry
[10]
논문
MAX-DOAS O4 measurements: A new technique to derive information on atmospheric aerosols - Retrieval of aerosol properties
[11]
논문
The Magnetism of Oxygen and the Molecule O2
[12]
논문
Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study
http://link.aps.org/[...]
[13]
논문
The ε Phase of Solid Oxygen: Evidence of an O4 Molecule Lattice
http://link.aps.org/[...]
[14]
논문
Observation of an O8 molecular lattice in the phase of solid oxygen
https://www.nature.c[...]
2008-01-10
[15]
논문
Experimental Detection of Tetraoxygen
[16]
논문
Reactivity and electronic states of O4 along minimum energy paths
[17]
논문
Prediction of a metastable D3h form of tetra oxygen
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com