L'ossigeno solido si forma a pressione normale ad una temperatura inferiore a (). Come l'ossigeno liquido, l'ossigeno solido O2 è una sostanza di colore azzurro.
L'ossigeno molecolare O2 è l'unica molecola diatomica (e una delle poche molecole in generale) a possedere un momento magnetico; per questo motivo, l'ossigeno solido ha suscitato particolare interesse per lo studio sulla relazione tra magnetizzazione molecolare e struttura cristallina, struttura elettronica e superconduttività. A pressioni elevate, l'ossigeno solido passa da uno stato di isolante ad uno stato metallico, e a temperature molto basse diventa un superconduttore. Fino ad oggi sono state scoperte sei fasi cristallografiche distinte dell'ossigeno solido.
Il volume molare dell'ossigeno solido va da un minimo di 21 cm³/mol per la fase α, a un massimo di 23,5 cm³/mol per la fase γ.
Fasi cristalline
Attualmente si conoscono sei fasi cristallografiche dell'ossigeno solido: Ossigeno-α: azzurro — si forma a sotto i ; struttura cristallina monoclina. Ossigeno-β: azzurro-rosa — si forma a sotto i ; struttura cristallina romboedrica. Ossigeno-γ: azzurro pallido — si forma a sotto i ; struttura cristallina cubica. Ossigeno-δ: arancione — si forma a temperatura ambiente ad una pressione di Ossigeno-ε: rosso scuro — si forma a temperatura ambiente a pressioni superiori a Ossigeno-ζ: metallico — si forma a pressioni superiori a
Ossigeno rosso Sottoponendo l'ossigeno a pressioni superiori a a temperatura ambiente, questo subisce una transizione di fase ad un differente allotropo; il suo volume diminuisce drasticamente e passa da un colore blu a rosso scuro. La struttura molecolare dell'ossigeno-ε, scoperto nel 1979, è ancora incerta; tuttavia, nel 2006, per mezzo della cristallografia a raggi X, è stato dimostrato che essa consiste in un cluster O8 composto da quattro molecole di ossigeno O2, contrariamente a quanto ipotizzato nel 1999 da uno studio del suo spettro di assorbimento infrarosso che prediceva una struttura O4 in un reticolo cristallino.
Struttura molecolare dell' O8Struttura cristallina dell'ossigeno-ε L'ossigeno rosso presenta una simmetria monoclina C2/m.
Ossigeno metallico Comprimendo ulteriormente la fase ε fino a raggiungere i di pressione, è possibile ottenere l'ossigeno metallico, o ossigeno-ζ. Questa fase metallica, scoperta nel 1990 sottoponendo l'ossigeno a , è in grado di esibire superconduttività a pressioni superiori i e a temperature inferiori a .
Note
Voci correlate Ossigeno liquido Ossigeno
Categoria:Allotropi dell'ossigeno