oxígeno sólido

El oxígeno sólido es la fase sólida del oxígeno en estado de hielo. Se forma por debajo de 54,36 K (−218,79 °C; −361,82 °F) a presión atmosférica estándar . El oxígeno sólido O₂ , al igual que el oxígeno líquido , es una sustancia transparente de color azul celeste claro _, debido a la absorción en la parte roja del espectro de luz visible.   

Las moléculas de oxígeno tienen una relación entre la magnetización molecular y las estructuras cristalinas , las estructuras electrónicas y la superconductividad . El oxígeno es la única molécula diatómica simple (y una de las pocas moléculas en general) que posee un momento magnético . ^{[ 1 ]} Esto hace que el oxígeno sólido sea particularmente interesante, ya que se considera un cristal "controlado por espín" ^{[ 1 ]} que muestra un orden magnético antiferromagnético en las fases de baja temperatura. Las propiedades magnéticas del oxígeno se han estudiado extensamente. ^{[ 2 ]} A presiones muy altas, el oxígeno sólido cambia de un estado aislante a un estado metálico ; ^{[ 3 ]} y a temperaturas muy bajas, se transforma a un estado superconductor . ^{[ 4 ]} Las investigaciones estructurales del oxígeno sólido comenzaron en la década de 1920 y, en la actualidad, se han establecido inequívocamente seis fases cristalográficas distintas.

La densidad del oxígeno sólido varía desde 21 ^cm³  / mol en la fase α hasta 23,5 ^cm³ / mol en la fase γ. ^{[ 5 ]} 

Se sabe que existen seis fases diferentes del oxígeno sólido: ^{[ 1 ] [ 6 ]}

1. Fase α: azul claro – se forma a 1 atm, por debajo de 23,8 K, estructura cristalina monoclínica , grupo espacial C 2/ m (n.º 12). 
2. Fase β: de color azul pálido a rosa ; se forma a 1 atm, por debajo de 43,8 K, con estructura cristalina romboédrica y grupo espacial R 3 m (n.º 166). A temperatura ambiente y alta presión comienza su transformación en tetraoxígeno. 
3. Fase γ: azul tenue – se forma a 1 atm, por debajo de 54,36 K, estructura cristalina cúbica, Pm 3 n (n.º 223). ^{[ 7 ] [ 8 ]} 
4. Fase δ: naranja – se forma a temperatura ambiente a una presión de 9 GPa. 
5. Fase ε: de color rojo oscuro a negro ; se forma a temperatura ambiente a presiones superiores a 10 GPa. 
6. Fase ζ: metálica – se forma a presiones superiores a 96 GPa 

Se ha descubierto que el oxígeno se solidifica en un estado llamado fase β a temperatura ambiente al aplicar presión, y al aumentar aún más la presión, la fase β experimenta transiciones de fase a la fase δ a 9 GPa y a la fase ε a 10 GPa; y, debido al aumento de las interacciones moleculares , el color de la fase β cambia a rosa, naranja y luego rojo (la fase estable de octaoxígeno), y el color rojo se oscurece aún más hasta volverse negro al aumentar la presión. Se descubrió que aparece una fase ζ metálica a 96 GPa cuando el oxígeno en fase ε se comprime aún más. ^{[ 6 ]}