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Concept
Oxygène solide
Résumé
L'oxygène solide désigne le dioxygène refroidi en dessous de son point de congélation, soit () à pression atmosphérique. Comme l'oxygène liquide, il est d'apparence claire avec une légère teinte bleutée due à l'absorption de la lumière rouge (et non à la diffusion Rayleigh donnant la couleur bleue de l'atmosphère). Les molécules de dioxygène sont particulièrement étudiées car elles comptent parmi les rares molécules dotées d'un moment magnétique et qu'elles en sont la plus simple représentation, étant diatomiques. Il en résulte que la structure cristalline de l'oxygène solide serait déterminée par le spin des molécules de dioxygène à travers leur moment magnétique.
À très haute pression, supérieure à soit vers un million de bars, l'oxygène solide cesse d'être isolant pour devenir métallique et devient même supraconducteur aux très basses températures.
vignette|upright=2|Diagramme de phase de l’oxygène solide.
La structure de l'oxygène solide est étudiée depuis les années 1920 et six phases cristallines sont à présent décrites de façon certaine :
phase α bleu clair à pression atmosphérique et à moins de à cristaux monocliniques ;
phase β bleu pâle, à pression atmosphérique et moins de à cristaux rhomboédriques (débute la conversion en tétraoxygène ) à pression atmosphérique et température élevée) ;
phase γ rose à pression atmosphérique et moins de à cristaux cubiques ;
phase δ orange à température ambiante sous une pression d'environ ;
phase ε rouge à noire, à température ambiante et pression supérieure à ;
phase ζ métallique sous une pression supérieure à .
L'oxygène commence par se solidifier à pression atmosphérique sous une phase dite « β » à cristaux rhomboédriques, puis, en augmentant la pression, connaît une transition en phase δ orange à et en phase ε rouge à ; la couleur rouge s'assombrit au fur et à mesure qu'on augmente la pression, jusqu'à devenir noire. En poursuivant la compression de la phase ε, une transition s'opère vers vers la phase ζ métallique.
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