|氧气是无色的,为什么固态氧就成了蓝色?

氧气是无色的 , 为什么固态氧就成了蓝色?
答:
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:

|氧气是无色的,为什么固态氧就成了蓝色?
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
by 霜白
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