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氧气是无色透明的,液态、固态氧单质为什么是淡蓝色的? 第1页

  

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固态氧可不止蓝色一种颜色哦。

常压下氧气为无色无味气体,熔点-218.8℃,沸点-183.1℃,也就是说,常压下,只要一直降温,就可以获得液氧、固态氧。根据常识,如果我们一直加压,即便温度不那么低,也可以获得固态氧。实际上,目前我们已知固态氧一共由六种不同的相,相图如下所示:

根据相图,常压下降温可以获得固态氧α相、β相、γ相,而δ相、ε相和ζ相则需要加压获得。其中常压下可以稳定存在的三个相颜色分别是淡淡的天蓝色、粉红色到淡蓝色、淡蓝色。而橘色的δ相稳定地存在于室温,压强在 9.6-10GPa之间。当压强超过10GPa时,暗红色的ε相出现,直到96GPa时出现金属ζ相。因此,固态氧的颜色其实非常丰富。

至于固态氧为什么会有这样的光学特性,一直备受学术界关注。我们认为,常压下的固态氧,同液氧一样,可以吸收可见光中的红光成分,因此展现出淡淡的天蓝色。而高压下的固态氧,随着压强增加,分子排列更加紧密,其吸收的光子能量也发生变化,像10GPa左右的固态氧可以吸收2.4eV左右的光子,即波长约为550nm的光,因此呈现橙黄色或红色。随着压力继续增大,固态氧吸收边向红外方向移动,最终在约96GPa时转变为金属相,展现金属光泽。

参考资料:

[1]刘艳辉. 固态氧高压相变的第一性原理研究[D].吉林大学,2008.

[2] Desgreniers S , Vohra Y K , Ruoff A L . Optical response of very high density solid oxygen to 132 GPa[J]. J.phys.chem, 1990, 94(3):1117-1122.

What Is the Color of Oxygen: Properties and Exciting Facts




  

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